JP2002532857A - 金属−空気電池用の電池パックデザイン - Google Patents

金属−空気電池用の電池パックデザイン

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Abstract

(57)【要約】 高電流の携帯用途、例えば、セルラー電話に使用可能な高電気容量の一次（使い捨てで、非充電の）電池パックは、電極の一つに周囲の酸素を用いる電気化学セルを用いる。電池パックは、十分に酸素を供給可能でコンパクトな形状により低コストのデザインを提供する。積極的な空気管理デザインにおいて、高電流デバイスが高いガス交換速度を保持しながら、コンパクトな形状を有するため、種々のデザイン戦略が開発され、そして種々の実施形態に適用されている。拡散又は可能であれば空気のバルクフローが可能な大きさに形成された内部スペースを設けることにより、セルはハウジング内に充填して配置される。ハウジング内での空気のバルクフローを可能とすることにより、最大の体積エネルギー密度が得られる。セルをガス透過部を備えた水不透過性材料に封入することにより、セルを含む部分への水の侵入を防ぎながら、自由なガス交換が可能となる。好ましい形状では、セルはトレー内に配置され、セル表面をガス交換可能な多孔性テフロンにより密封される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気化学セルを含む使い捨て可能な電池パックに関する。さらに詳
しくは、使い捨て可能で、外気とのガス交換が必要な少なくとも１つのセルを含
む、電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最も高出力（high-drain）な携帯用電子機器は、２次電池もしくは充電式電池
によって電力を供給される。そのような高出力機器には、例えばセルラー電話、
ノート型パソコン、カメラ一体型ＶＴＲ、そしてコードレスの手工具（hand-too
ls）がある。そのような用途において、一次電池が魅力的ではない理由は、典型
的な一次もしくは一回使用型（single-use）の電池の寿命はとても短く、かつ価
格が高いので、長期の使用では結局高くつくからである。さらに、その重量だけ
でも、装置を長時間動作させるのに十分な数の一次電池を持ち歩くことを利用者
に思いとどまらせるだろう。例えば、アルカリ電池を使うセルラー電話は、一回
充電したニッケル水素電池と同じくらい持続するが、長期的にみると単位エネル
ギー当りの価格は遥かに高くなる。ニッケル水素電池は初めは高いが、再充電に
はほんの数ペニーかかるだけである。
【０００３】 新しい一次電池の技術が出現し、その技術は原則として少なくとも十分なエネ
ルギーと十分な電力を十分に低価格で提供でき、これらの電池を製造することは
高出力の携帯機器にとって魅力的である。そのような技術の１つが金属−空気電
池で、例えば亜鉛−空気電池がある。亜鉛−空気電池では、電池の一方の電極は
外気から供給される酸素を用いる。酸素はどこであっても入手できるので、亜鉛
空気電池はたった１つの消耗電極用のスペースだけが必要となる。このため、単
位重量当りのエネルギー容量は格段に大きい。残念なことに、電極に空気を用い
る電気化学電池の固有の利点は、いくつかの深刻な技術的問題を伴う。
【０００４】 典型的な亜鉛空気セルは、たとえば補聴器用の電池であるが、空気を導入する
ためにその容器内に孔を有している。それらの孔は酸素をセル内に拡散させ、さ
らに水蒸気を逃散させる。高電力容量を有する大型電池には、多数のセルを用い
る必要がある。そのような大きな組み合わせにおいては、これらのガス交換は以
下に説明するような現実的な問題を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
亜鉛−空気電池は高いエネルギー密度を有するが、電力はかなり低い。電力を
増加させるためには、大量の酸素が供給されなくてはならない。このことは、手
持用の消費機器用としては、いくつかの明らかなデザイン上の問題を発生させる
。多くの小型携帯用電子機器は電池用のコンパートメントを有するが、それは狭
くて、電池が消耗したときに交換するための小さい開口部部を伴っている。これ
らの構成には外気と空気との交換をするための領域がほとんどない。補聴器に使
われる典型的な亜鉛−空気電池は、およそ２００ｃｍ２の総表面積が必要で、そ
れによって典型的なデジタル電話を操作するのに十分な電力を発生する。そのよ
うな広い面積を外部にさらすには、電池の機器への収納方法について、大きな見
直しが要求される。
【０００６】 １つの答えは、電池パック内に空気を注入して通過させることである。いわゆ
る積極空気管理システムは、小さな開口部を通して大量の空気を注入することが
できる。しかしながら、これらのシステムは空気ポンプが常に必要であり、その
ポンプが使い捨て電池の値段及び容量の制約に沿うことは難しい。
【０００７】 金属−空気電池に伴う更なる問題は、酸素が電池内に入らなくてはならないの
で、水蒸気が電池から逃げて行くいう事実である。そのため、金属−空気電池は
低湿度の環境下では乾燥し易くなり、それは電池の能力を破壊することになる。
【０００８】 金属−空気電池間もしくは電池上への水の漏出もまた問題である。水は多くの
水分源から電池パックに入り込む可能性を秘めている。そして導入した水は、金
属−空気電池セルに接触して電気的短絡を引き起こす。そのような水分源には、
機器を取り扱う人の汗、機器の近傍もしくは内部での会話による湿気、もしくは
単に機器上にこぼした水が含まれる。
【０００９】 最後に、携帯用電子機器は電池の重さ及び体積に制約される。電池セルは、運
搬、有効価格、及び要求された電力に適合する大きさに作製されなくてはならな
い。もちろん、例えば、セルラー電話、ノート型パソコン、カメラ一体型 VTR、
そしてコードレスの手持工具の種々の形状、寸法、電圧、及び電流等にも適合さ
せる必要がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
少なくとも１つの本発明の実施形態において、電池パックは、少なくとも１つ
の空気電極を用いる電池セルを含んでいる。本発明の目的の一つは、パック内に
収容された電気化学セルにおいて、積極的にガス交換を行わせることである。下
記に述べる実施形態は小型化した形状を提供し、その小型化した形状は電子機器
の小型携帯化と高電流化とを両立させる。さらに、デザイン戦略と指針は、この
中で説明する以外の応用にも適用される。
【００１１】 本発明の代表的な利用方法は、セルラー電話又は携帯電話の一次電池用である
。電池外装は、現存で一般に用いられるニッケル水素電池のような二次（充電式
）電力供給源に取って代わるか、又は補助することができる。
【００１２】 典型的な金属−空気電池セルには、外気からの酸素を拡散させるための１つも
しくはそれ以上の孔を有する外容器の壁が含まれる。金属−空気電池セルは電気
化学反応を通じて電力を発生する。電力を発生するために、電池セル内部の空気
正極内にある酸素還元触媒が触媒作用を引き起こし、酸素を水酸化物イオンに転
化する。次いで水酸化物イオンは負極へと移動し、そこで負極金属が酸化する。
電子は負極で自由になり、そして正極での酸素還元によって生じた電子の不足を
相殺するために負荷に注入される。このタイプの電池セルの負極に望ましい金属
は亜鉛である。
【００１３】 高電力を供給するための金属−空気電池では、大量の酸素が金属−空気電池セ
ル内を通過する必要がある（０．００３２ｃｃ／秒／ｃｍ２以上）。これは、手
持用の消費機器用として、いくつかの明らかなデザイン的問題を発生させる。小
型携帯用の電子機器では、電池パック容器を通して空気と接触するための表面積
がほとんど提供できない。さらに、セルを通して十分な酸素が運ばれることを確
実に保証するために、金属−空気電池セル自身がデザインされなくてはならない
。
【００１４】 電池パックは、パワーコンピュータやセル電話を可動するのに十分な電流を発
生するために、酸素を十分に供給させるという目的に合わせてデザインされ、同
時に正極への酸素の供給と湿気損失の最小化との効率の向上という、時には競合
する目的との良好なバランスをとりながらデザインされる。さらに、そのデザイ
ンは、小型で融通の利く機械的形状を提供し、価格とパックの複雑さを低下させ
、そしてパックのエネルギー密度の増加させるという目的に適合するものである
。
【００１５】 ここで説明する電池パックの形状の多くは好結果を生じ、角柱状（prismatic)
のセルデザインのみに制限する。
【００１６】 上記の応用で説明したように、セルレベルにおいて、電池セル上の各孔の、全
面積、配置及び大きさは、製造効率、正極への能率的な酸素供給、湿気損失の最
小化という要求の最適化に影響を与える。
【００１７】 セルが要求する酸素を維持するために、各々のセルにとって理想的なシナリオ
は、新鮮な酸素を豊富に含む空気に常に浸されることであろう。もしそうなれば
、酸素の駆動勾配（driving gradient）は最大化されるであろう。ここで記述さ
れるパックのデザインには種々の原理を組合わせて利用し、上記の応用で要求さ
れる高電流も両立できるだけの速さで酸素を運搬する。
【００１８】 ケース内部に、可能な限り多量に配置されたセルは、それらのガス交換壁が容
器の外部壁面に向かいあうように配置されなければならない（単一のセルは１つ
以上のガス交換壁を有するであろうということに注意）。容器の外壁には多数の
孔が配置されている。容器上の多数の孔でつながっているガス交換壁と外気との
間の短い距離は、セルの酸素要求を満足させるのに十分な速度で、酸素が発動機
を用いずに拡散可能なことを確実にする。形状要素の要求とともに、必要な大き
さの電流を発生し十分なエネルギー量を保持するために要する多数のセルでは、
全てのセルを保護容器の外部に対向させて配列することは、デザインの工夫だけ
では不可能である。さらに、容器中の内部プレナム（plenums）を限定するため
に、セルを加えること及び配置することが可能である。プレナムの対向側上の通
風孔は空気の拡散と同程度の大量の流量を流すので、十分な酸素が全てのセルに
届く。この戦略は、先に下へ取りつけるというデザイン原理の配列に固執するこ
とが必要となる。
【００１９】 大量の流量は、浮力（buoyancy）（装着した機器によって発生した、もしくは
電池セル自身で発生した熱に起因している）もしくは機器に対する外気の動きに
起因する。後者は、例えば人が機器の周辺を動いたとき、突風が通りすぎたとき
などに起こる。前者は熱で可動し、大量の空気の流れは「積層効果」と呼ばれる
。この効果は浮力に起因する圧力差によって引き起こされ、浮力は容器外部温度
と比較した容器内部温度の温度差に起因する。この温度差は、高電力の操作をし
ている間のように機器又は電池セルが熱を発するとき、又は機器と電池パックが
とある温度の環境から異なる温度の環境へと瞬時に移動するときに維持される。
【００２０】 電池パックケースは、ケースの全てに孔を含んでいるのが好ましく、それらの
累積された開口部面積と位置選定によって、電池セルへの十分な酸素運搬を可能
とする。又は、電池パックの容器を通して十分な空気交換を可能とする、多孔性
プラスチック又は半透膜又は半透性物質を孔の代わりに利用することもできる。
【００２１】 放電に必要な電池セル内への酸素の導入は、フィックの法則に従う。電池セル
の表面の全域での酸素の分圧の違いにより、空気が電池セルの空気導入孔を通り
、空気正極の中に拡散する。電池セルの表面の全域での酸素の分圧の違いは、酸
素が水酸化物イオンに転化するときに、電池セル内部の酸素の消費によって生ず
る。
【００２２】 電池パックケース上にある孔を不注意に塞ぐことは、金属−空気電気セルに酸
素を供給する中で問題を提起する。この問題を多少なりとも解消するために、容
器が障害物と接触している場合には、電池パックケースは遮られずに残った十分
な空気導入開口部を有する必要があり、これは十分な空気の導入を許すためであ
る。代わりとして、空気導入孔は電池パック容器の表面上の複数のぎざぎざ、凹
み、又は溝の中に配置され、孔が妨害表面により塞がれるのを防ぐ。
【００２３】 最後に、蒸発（セルの乾燥）による電解質の損失は、完全に放電する前にセル
の機能停止を引き起こす。金属−空気電池の内部から水が出て行くことは、電池
セルの内部における水の分圧（ｐｐＨ２Ｏ）が電池セルの外部より高いために引
き起こされる。このような状態のもとで、湿気は空気導入孔を通して拡散するだ
ろう。セル内部のｐｐＨ２Ｏが通常は外気のｐｐＨ２Ｏより大きいので、湿気は
常態では電池セルの外部へ拡散する。
【００２４】 乾燥を減らすために、金属−空気電池セルのガス交換壁上にある空気導入孔の
大きさは酸素の強要と電池セルからの水分の蒸散損失の抑制とについて最も好ま
しくなるように比較検討してデザインされる。本質的に製造に価格効果の論点に
なる、実際的な小さなの孔サイズになること、そして電池セルの酸素通風孔の効
果について実質的な減少を伴うことなく可能な限り大きな距離を隔てて孔と孔と
の間隔をあけることによって、比較検討がなされる。
【００２５】 電池パック内に水が入ること及び金属−空気電池セルの不慮の短絡を防ぐため
に、電池パックケース上の空気導入孔は所定の大きさに作られ及び／又は配置さ
れて、電池パック内に水が入ることを妨げる。これは水と電池セルとの接触及び
短絡を妨げる。また、電池パックケースは疎水性物質で構成される。その場合、
ケース上の孔は、水が玉のようになりかつ容器を通して水が浸透するのを防ぐの
に十分な小さいサイズに形成される。また、電池パックケース内の空気導入孔は
、ケース上の突起部又は隆起部の上に配置されるので、溝（突起部又は隆起部同
士の間）が形成され、水は溝を通って空気導入孔から離れた方向に導かれること
になる。
【００２６】 さらに別の実施形態では、電解質の漏出を妨げるために疎水性物質は電池セル
容器の内側に配置される。セルが不都合な状態、例えば高温や高圧に曝されると
、電解質は電池セルの外に漏れ出し、電池ケースの中に漏れる。疎水性物質は電
解質が漏出する危険と可能性を減少させる。
【００２７】 電池パック内の金属−空気電池セルの安全な配置（パック内への電池セルの固
定）を提供するために、複数の電池セルは、電池セルを隔離し、セルがあちこち
に動くことを妨げる内部支持構造によって保持される。支持構造の一つのタイプ
は電池セルがその中に配置される、複数のコンパートメントを含む。スナップ嵌
め込みにより電池セルを動かないようにするために、コンパートメントは突起部
を有する。そしてその機構は電池パックケースにしっかりと接続される。又は、
電池パックケース自体が、複数の突起部を有していても良く、その突起部は、ス
ナップ嵌め込みにより個々の金属−空気電池セル又は複数の電池セルを所定の場
所にスナップ嵌め込により固定する。また、電池セルのコンパートメントは動く
蝶番によって、電池セルを隔離する隔離碍子を含む各コンパートメントを接続す
ることができる。金属−空気電池セルの不可避の膨張によって（例えば酸化亜鉛
の生成によって）生じる問題を多少なりとも解消するために、支持構造は電池の
形状の変化に適応可能に可撓性を有する。
【００２８】 金属−空気電池の別の問題は、消費者が通常の高電流の携帯電子機器に要求す
るところの小型化の問題である。本発明は、高充填密度とすることにより無駄な
スペースを最小限に押さえる設計とし、コンパクトな電池パックを可能とした角
柱状の金属−空気電池を用いる。
【００２９】 金属−空気電池は充電できない。しかし、電池はハンドフリーのアダプターに
接続されると、電池はアダプターにより自動的に充電される。充電を防ぐ、ある
いは許容可能なレベルまでに充電を抑制するために、内部回路あるいは外部機器
を設けて、電池の充電（例えば、電流切断スイッチ）を防止したり、あるいは充
電を制御された速度に抑制することができる。
【００３０】 一つの実施形態によれば、本発明は、少なくとも１個の金属−空気電池セルを
収容可能な電池ケースを提供する。そのケースは、ケース内の所定の位置に電池
を保持するホルダーを有している。そのホルダーとケースの残りの部分は、電池
とともに空気導管（air conduit）をケース内に配置するように形成されている
。空気導管には、いかなる種類の内部スペースを利用することができ、ケースの
壁に設けられた開口部部の間を、それに沿って空気が流通可能な通路が配置され
ていれば良い。流通用径路は、容易に計算可能な動水直径の断面を有している。
また、導管は開口部部の両端間に対応するフロー距離を有している。導管は、流
通用径路の距離に対する動水直径の２乗の比の最小値が少なくとも０．５ｍｍと
なるように形成されている。各開口部が少なくとも３ｍｍの動水直径を有するよ
うに開口部部を形成することができる。これにより、空気導管における良好な空
気の流通を確保することができる。導管の動水直径が流通用径路に沿って実質的
に均一であることが好ましい。
【００３１】 別の実施形態によれば、本発明は、少なくとも１個の金属−空気電池セルを収
容する電池ケースを提供する。各セルは、ガス交換壁を有しており、それにより
セルの内部と外部の間のガス交換を行うことができる。ケースのハウジングは、
ケース内の所定の位置にセルを保持可能に形成されたホルダーを有している。ホ
ルダーとケースの残りの部分は、セルのガス交換壁とともに、ケース内に内部空
間を配置するように形成されている。ケースは外壁に少なくとも１個の開口部を
有しており、その開口部はケースの外部と内部空間との間のガス交換界面の役割
を果たす。開口部は、セルのピーク電力容量ワット当り、少なくとも３００ｍｍ ２ の、空気ガス交換を行うトータル面積を有している。内部空間の対向する側面
に少なくとも２個の開口部を有することが好ましい。内部空間はその２つの開口
部を接続する流通導管の役割を果たす。導管は容易に計算可能な動水直径を有し
ている。導管は開口部の両端間に対応するフロー距離を有している。導管は、流
通用径路の距離に対する動水直径の２乗の比の最小値が少なくとも０．５ｍｍと
なるように形成されている。
【００３２】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は少なくとも１個の金属−空気電池セ
ルを収容する電池ケースを提供する。各セルは、ガス交換壁を有しており、それ
によりセルの内部と外部の間のガス交換を行うことができる。ケースは、少なく
とも１個のアパチャを備えたハウジングを有し、そのアパチャはハウジングの外
部と空気導管とを連通する。また、ホルダーはセルをケース内の所定の位置に保
持するように形成されている。ホルダーとケースは、セルとともに、少なくとも
１個のガス交換壁を配置可能に形成されている。空気導管はケース構造体により
配置が決められ、少なくとも導管の一部はガス交換壁に沿って配置されている。
導管は、ガス交換壁に実質的に垂直な方向に、最小限の大きさの隙間を有してい
る。さらに、ホルダーとハウジングとは、アパチャーから最も離れたセルのガス
交換壁の部分の間の距離がオーバーヘッドクリアランスの２０倍以下となるよう
に配置されている。オーバーヘッドクリアランスはガス交換壁に直交する導管の
厚さである。本実施形態においては、導管の対向する側面に少なくとも２個のア
パチャーを有しており、そして導管が、開口部間のフロー距離に対するフロー断
面の動水直径の比として少なくとも０．５ｍｍを有することが好ましい。さらに
、最後の特徴と組合せ又は単独で、アパチャーが、セルのピーク電力容量ワット
当り、少なくとも３００ｍｍ２の、空気ガス交換を行うトータル面積を有してい
ることが好ましい。
【００３３】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、少なくとも１個の金属−空気電池
セルを収容可能な電池ケースを提供する。セルは、セルの内部と外部の間をガス
が拡散可能な少なくとも１個のガス交換壁を有している。セルは、ケース内の所
定の位置にセルを保持可能に形成されたホルダーを有している。ホルダーとケー
スの残りの部分は、セルとともに、ケース内に空気導管を配置可能に形成されて
いる。導管はガス交換壁の主面に垂直な方向に深さを有しており、その深さは、
セルの膨張にも十分対応可能な大きさであり、少なくとも２ｍｍの深さを残して
いる。導管の両端に少なくとも２個の開口部を有しており、そして導管が、開口
部間のフロー距離に対するフロー断面の動水直径の比として少なくとも０．５ｍ
ｍを有することが好ましい。単独で、あるいは前の特徴に加えて、アパチャーが
、セルのピーク電力容量ワット当り、少なくとも３００ｍｍ２の、空気ガス交換
を行うトータル面積を有していることが好ましい。単独で、あるいは前の特徴に
加えて、開口部が少なくとも３ｍｍの動水直径を有することが好ましい。
【００３４】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、少なくとも１個の金属−空気電池
を保持する電池ケースを提供する。セルは、ガスの拡散が可能な、孔を有する少
なくとも１個の表面を有する。ケースはケース内の所定の位置にセルを保持可能
に形成されたホルダーを有している。ホルダーとケースの残りの部分は、セルと
ともに、ケース内に空気導管を配置可能に形成されている。ケースの壁の開口部
は空気導管と連通し、少なくとも２個の開口部が導管の両端に配置されている。
第１と第２の開口部が、導管の境界に接触することなく導管の中を伸びる直線に
より結合されていることが好ましい。導管は第１と第２のアパチャーを結ぶ第１
の直線状の流通経路を規定する第１の主軸を有し、開口部は導管の流通抵抗を最
小にするために、導管に直接隣接して配置されていることが好ましい。開口部は
、実質的に導管の動水直径部分となるように大きさが決められることが好ましい
。そして導管が、開口部間のフロー距離に対するフロー断面の動水直径の比とし
て少なくとも０．５ｍｍを有することが好ましい。さらに、開口部が少なくとも
３ｍｍの動水直径を有することが好ましい。
【００３５】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、少なくとも１個の金属−空気電池
を保持する電池ケースを提供する。ケースはケース内の所定の位置にセルを保持
可能に形成されたホルダーを有している。ホルダーとケースの残りの部分は、セ
ルとともに、ケース内に空気導管を配置可能に形成されている。ケース内の少な
くとも１個の開口部は空気導管と連通している。導管は実質的に均一な動水直径
を有している。各セルは、ガス交換壁を有しており、それを通してセルの内部と
外部とのガス交換が行われる。導管は、セルのガス交換壁に実質的に垂直な方向
に最小の大きさの隙間を有している。ホルダーとハウジングは、ある距離の比が
２０以下となるように形成されている。この比の分子は、ガス交換壁において、
ある開口部からもっとも離れた部分と、開口部に最も近接した部分との間の距離
である。分母はオーバーヘッドの隙間である。すなわち、ケースの開口部から最
も遠いところに、ガス交換壁の一部（又はガス交換が行われる孔）がある。最も
近接した開口部から、その部分（又はセルの孔）までの距離を測定する。この距
離が上記の比の分母である。分母は、セルのガス交換壁に直交する方向における
、導管の反対面までの距離である。導管の両端には少なくとも２個の開口部を有
し、導管が、開口部間のフロー距離に対するフロー断面の動水直径（hydraulic
diameter)の比として少なくとも０．５ｍｍを有することが好ましい。さらに、
開口部が、セルのピーク電力容量ワット当り、少なくとも３００ｍｍ２の、空気
ガス交換を行うトータル面積を有していることが好ましい。
【００３６】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、少なくとも１個の金属−空気電池
を保持する電池ケースを提供する。ケースはケース内の所定の位置にセルを保持
可能に形成されたホルダーを有している。ホルダーとケースの残りの部分は、セ
ルとともに、ケース内に空気導管を配置可能に形成されている。ケース壁の開口
部は空気導管と連通している。開口部は、実質的に隣接して流通可能なように導
管に直接隣接して配置されている。それにより、いずれか２つの開口部による導
管の短絡の可能性を最小限に抑制することができる。少なくとも２個の開口部が
導管の両端に配置されていることが好ましい。また、導管が、ケース内に対向配
置された少なくとも２個の第１及び第２の開口部からの、実質的に空気の唯一の
流通径路であることが好ましい。
【００３７】 さらに、別の実施形態によれば、本発明はハウジングを備えた電池パックを提
供する。ハウジングは、ハウジングの内部と外部とのガス交換を可能にするアパ
チャーを有している。電気化学セルは、その主面と一致するガス交換壁を介して
ガスと周囲の空気との交換を行う。セルは、ケース内に保持されている。各セル
はガス交換壁に対向する裏面を有し、ガス交換壁はセルの内部と外部との間のガ
ス交換を可能としている。第１及び第２のセルは、裏面が接するように背中合せ
に配置され、かつ第１のセルのガス交換壁がハウジングに対向するように配置さ
れている。これが、ハウジングとガス交換壁との間の第１の空気スペースを構成
する。第２のセルのガス交換壁は第２の空気スペースに対向する。第２の空気ス
ペースの厚さは、第１の空気スペースの厚さより実質的に厚い。第１の内部スペ
ースの厚さが少なくとも０．５ｍｍであり、その厚さはガス交換壁に直交する大
きさであることが好ましい。第２の内部スペースの厚さが少なくとも４ｍｍであ
り、その厚さはガス交換壁に直交する大きさであることが好ましい。第２の内部
スペースの厚さが少なくとも２．５ｍｍであることが好ましい。
【００３８】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、ハウジングの内部と外部との間の
ガス交換を可能とするアパチャーを備えた電池パックを提供する。角柱状の金属
空気電気化学セルはハウジングの中に保持されている。各セルは、その主面と一
致する少なくとも１個のガス交換壁を有し、裏面はガス交換壁と対向している。
ガス交換壁は、各セルの内部と外部との間のガス交換を行う。第１及び第２のセ
ルは、そのガス交換壁が対面し、そして互いに向かい合うように配置されている
。それによりガス交換壁の間には空気スペースが設けられている。空気スペース
の厚さは、少なくとも０．５ｍｍであり、その厚さは第１及び第２のセルのガス
交換壁に直交する大きさである。
【００３９】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、ハウジングを備えた電池パックを
提供する。ハウジングは、ハウジングの内部と外部との間のガス交換を可能とす
る少なくとも１個のアパチャーを有している。角柱状の金属空気電気化学セルは
ハウジングの中に保持されている。各セルは、その主面と一致する少なくとも１
個のガス交換壁を有し、裏面はガス交換壁と対向している。ガス交換壁は、各セ
ルの内部と外部との間のガス交換を行う。第１及び第２のセルは、そのガス交換
壁が対面し、そして互いに向かい合うように配置されている。それによりガス交
換壁の間には空気スペースが設けられている。空気スペースの厚さは、少なくと
も４ｍｍであり、その厚さは第１及び第２のセルのガス交換壁に直交する大きさ
である。あるアパチャーから最も離れた交換表面の部分と最も近いアパチャーと
の間の距離は、空気スペースの厚さの２０倍以下である。空気のバルクフローの
流通導管となる空気スペースの両端に少なくとも２個のアパチャーを設け、導管
は、流通用径路の距離に対する動水直径の２乗の比の最小値が少なくとも０．５
ｍｍとなるように形成されていることが好ましい。アパチャーが、セルのピーク
電力容量ワット当り、少なくとも３００ｍｍ２の、空気ガス交換を行うトータル
面積を有していることが好ましい。パックは、以下の特徴も合わせて持つことが
好ましい。すなわち、（１）セルのピーク電力容量ワット当り、少なくとも３０
０ｍｍ２の、空気ガス交換を行うトータル面積を有するアパチャーを有すること
、（２）空気のバルクフローのための流通導管となる空気スペースの両端に少な
くとも２個のアパチャーを有すること、（３）導管が、アパチャー間のフロー距
離に対するフロー断面の動水直径の比が少なくとも０．５ｍｍとなるように形成
されていること、である。少なくともいくつかのアパチャーが空気スペースに接
触し、空気ガスの交換のための、隣接し妨害されることのない径路を提供するこ
とが好ましい。
【００４０】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、少なくとも１個の金属−空気電池
セルを保持する携帯用機器に接続可能な電池ケースを提供する。ケースは、ケー
ス内の所定の位置にセルを保持可能に形成されたホルダーを有している。ホルダ
ーとケースの残りの部分は、セルとともに、ケース内に空気導管を配置可能に形
成されている。ケース壁の開口部は導管と連通し、空気を流通させる。第１及び
第２のシリーズの開口部は、携帯用機器コンビネーションのケースのあらゆるマ
ニュアル保持位置のために、少なくとも第１のシリーズの一つ及び第２のシリー
ズの一つは邪魔にならない状態で、配置されている。孔は、所定の大きさ、形状
そして数を有するように形成され、及び／又は、少なくとも第１のシリーズの一
つと、少なくとも第２のシリーズの一つとの間の導管を確実に流通するように配
置されている。ケースは、開口部が平らな表面にブロックされることのないよう
に形成されている。
【００４１】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、少なくとも１個の金属−空気電池
セルを保持する電池ケースを提供する。ケースは、セルと、セルに空気を供給す
る開口部を備えたハウジングを保持する内部サポート機構を有している。ケース
はケース内に配置された複数の溝を有している。ケースに対して置かれている表
面が開口部を覆わないように、開口部は溝の中に配置されており、それによりケ
ースに対して平らな表面が置かれたときでも開口部に空気が入ることが可能とな
る。
【００４２】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、少なくとも１個の金属−空気電池
セルを含み、開口部を有するハウジングを備えた電池ケースを提供する。ハウジ
ングの材料及びハウジングの開口部の大きさは、ハウジングの中に水滴が侵入す
るのを実質的に抑制可能な表面張力を有していれば良い。ハウジングは疎水性表
面を有している。
【００４３】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、少なくとも１つの金属−空気電池
セルを支持する電池ケースを提供する。上記ケースは、その内部に開口部が設け
られたハウジングを有する。上記ハウジングは、それらの間で流体を流すための
チャンネルを規定する隆起部（raised portions）を有する。開口部はその隆起
部の上に配置されて、チャンネル中の液体から離れた部分に維持される。従って
、その液体は開口部から流れてくる。
【００４４】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、金属−空気電池の電源を提供する
。上記電源は、電流制限器および金属−空気電池セルを有する。充電電源に接続
可能な金属−空気電池セルのコネクタがある。この装置は、電池セルとコネクタ
との間にスイッチを有し、このスイッチは、コネクタと電池セルとの間の電流制
限器に選択的に挿入される。
【００４５】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、金属−空気電池の電源を提供する
。上記電源は、電流制限器および金属−空気電池セルを有する。充電電源に接続
可能な金属−空気電池セルのコネクタがある。この装置は、コントローラを有し
、コントローラは、コネクタと電池セルとの間に電流制限器を選択的に挿入する
ようにプログラムされている。
【００４６】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、金属−空気電池セルを有する金属
−空気電池の電源を提供する。上記電源は、携帯用装置に接続するためのもので
ある。上記携帯用装置は、携帯用電源に接続するための端子を有する。上記携帯
用装置のアダプタは、携帯用装置を介して端子に接続された電池充電器に接続可
能である。電池セルは、電池セルの過充電を防止するために、端子と金属−空気
電池との間で接続可能な、電流制限器を有する。好ましくは、電源は、端子とセ
ルとの間に選択的に電流制限器を挿入するためにプログラムされたコントローラ
を有する。好ましくは、電圧センサが接続されて、コネクタ端子の電圧が検出さ
れる。また、コントローラは、電圧センサに反応してスイッチを制御するように
接続され、端子に印加された充電電圧を示す電圧が、電池セルと端子との間で電
流制限器を接続させる。
【００４７】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、金属−空気電池セルを有する金属
−空気電池電源を提供する。電源は、携帯用装置に接続するためのものである。
携帯用装置は、携帯用電源に接続するための端子を有する。携帯用装置のアダプ
タは、携帯用装置を介して端子に接続される電池充電器に接続可能である。電源
は、アダプタに対する遮断位置に配置可能な電池の上に、移動可能なカバーを有
し、アダプタが充電器に接続されるのを防止する。電気スイッチは、上記移動可
能なカバーに接続され、この移動可能なカバーが上記遮断位置に配置されるとき
に、電気スイッチは電池を端子に直接接続し、移動可能なカバーが上記遮断位置
以外に配置されるときに、電気スイッチは、電流制限器を介して電池を端子に接
続する。この装置は携帯電話に適用可能である。
【００４８】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、金属−空気電池セルを有する金属
−空気電池電源を提供する。電源は、携帯用装置に接続するためのものである。
携帯装置は、携帯用電源に接続するための端子を有する。携帯用装置のアダプタ
は、携帯用装置を介して端子に接続された電池充電器に、接続可能である。電池
の上には、移動可能なカバーがあり、この電池は、アダプタに対する遮断位置に
配置可能であり、アダプタが充電器に接続されるのを防止する。接続装置は、上
記移動可能なカバーに接続されており、この移動可能なカバーが上記遮断位置に
配置されるときに、接続装置は電池を端子に直接接続し、移動可能なカバーが上
記遮断位置以外に配置されるときに、接続装置は、電流制限器を介して電池を端
子に接続する。
【００４９】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、金属−空気電池セルを有する金属
−空気電池電源を提供する。電源は、携帯用装置に接続するためのものである。
携帯用装置は、携帯用電源に接続するための端子を有する。携帯用装置のアダプ
タは、携帯用装置を介して端子に接続された電池充電器に接続可能である。移動
可能なカバーは、電池の上にあり、電池は、アダプタに対する遮断位置に配置可
能であり、アダプタが充電器に接続されるのを防止する。電気スイッチは、移動
可能なカバーに接続され、この移動可能なカバーが上記遮断位置に配置されると
きに、電気スイッチは電池を端子に直接接続し、移動可能なカバーが上記遮断位
置以外に配置されるときに、電気スイッチは、端子から電池への接続を遮断する
。
【００５０】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、金属−空気電池セルを有する金属
−空気電池電源を提供する。電源は、携帯用装置に接続するためのものである。
携帯用装置は、携帯用電源に接続するための端子を有する。携帯用装置のアダプ
タは、電池充電器に接続可能であり、電池充電器は、携帯用装置を介して端子に
接続されている。電池上の遮断装置は、アダプタに対する遮断位置に配置可能で
あり、アダプタが充電器に接続されるのを防止する。接続装置は、遮断装置に接
続されており、この遮断装置が上記遮断位置に配置されるときに、接続装置は電
池を端子に直接接続し、移動可能なカバーが上記遮断位置以外に配置されるとき
に、接続装置は、端子から電池への接続を遮断する。
【００５１】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、電池ケースを提供する。ケースは
、ハウジング、および、ハウジング内の少なくとも２個の金属−空気電池セルを
有する。電池セルは、その実質的に一致する主面に対して近接および並列に、支
持される。ハウジングは、複数の開口部を有し、ハウジングの中とハウジングの
外との間で、ガス交換を可能にする。ハウジングは、主面に対して実質的に平行
で、かつ、その主面から０．０２ｍｍ〜２．０ｍｍ離れた表面を有し、これによ
り、ハウジングと金属−空気電池セルとの間にプレナムを規定する。
【００５２】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、電池ケースを提供する。ケースは
、ハウジング内に少なくとも２個の金属−空気電池セルを有するハウジングを有
する。セルは、隣接して並列に支持される。ハウジングは、複数の開口部を有し
、ハウジングの中とハウジングの外との間で、ガス交換を可能にする。ハウジン
グは、電池セルの主面に対して実質的に平行な表面を有し、少なくとも１つの電
池セルの主面から０．０２ｍｍ〜２．０ｍｍだけ間隔があけられている。これに
より、ハウジングと金属−空気電池セルとの間に、第１のプレナムを規定する。
セルは、少なくとも３ｍｍの距離だけスペースがあけられて、電池セルの間に第
２のプレナムを規定する。好ましくは、セルは、少なくとも４つの金属−空気電
池セルであり、４つの金属−空気電池セルのうちの第３および第４の金属−空気
電池は、少なくとも４つの電池セルのうちの第１および第２の金属−空気電池に
対して実質的に平行に配列され、それらの間に第２のプレナムを規定するように
０．５ｍｍ〜１０ｍｍだけ間隔があけられる。また、好ましくは、第２のプレナ
ムは、実質的に一定の動水直径を有する。好ましくは、ハウジングは、金属−空
気電池セルにまたがる間隙を横切って、互いに対向する少なくとも２個の孔を有
する。これにより、空気のバルクフローに対して、フローコンジットを規定する
。そのコンジットは、少なくとも０．５ｍｍの開口部の間のフロー長に対するフ
ロー断面の動水直径の比率によって特徴付けられる。
【００５３】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、放電サイクルの間に膨張する金属
−空気電池用の電池ケースを提供する。ケースは、金属−空気電池セルを支持す
るための支持構造体を含むハウジングを有する。支持構造体は、電池セルが挿入
された複数の突起物を含み、突起物は支持構造体に電池セルを固定させる。突起
物は電池セルを収容するための凹みを有する。突起物は、支持体が実質的に変形
しないで、その凹みによって電池セルが膨張可能になるような形状を有する。好
ましくは、セルは層状に積み重ねられて、層に沿った縦軸が、電池セル間でプレ
ナムを規定する。
【００５４】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、放電サイクル中に膨張する金属−
空気電池セル用の電池ケースを提供する。ケースは、金属−空気電池セルを支持
するための支持構造体を含むハウジングを有する。支持構造体は、内部に電池セ
ルが挿入された複数の突起物を含み、突起物は電池セルを支持構造体に固定させ
る。支持構造体は、電池セルが無補強にならないで、その膨張に適応して支持構
造体が十分曲がるような材料から形成されている。
【００５５】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、金属−空気電池セル用の電池ケー
スを提供する。ケースは、複数の金属−空気電池セルを支持するための支持構造
体を含むハウジングを有する。支持構造体は第１および第２の支持部を有し、各
支持部は、電池セルのそれぞれの１つを収容するための凹みを有する。各支持部
は、一体成形ヒンジによって連結されている。第１および第２の支持部は、電池
セルを保持するように配置された一体成形隔離碍子を有し、電池セルは、第１お
よび第２の支持部が、ハウジング中で平行な位置関係で配置されているときに、
第２の支持部に保持された電池セルから特定の距離にある第１の支持部に保持さ
れている。好ましくは、ケースは、それぞれの電池セルの上に配置された拡散部
材を含む。凹みは、それぞれの電池セルが適合するトレーを規定する。拡散部材
は、拡散部材を介し、それぞれの電池セルとケースの外側との間で、ガス交換が
可能になるような材料から形成される。好ましくは、凹みは、それぞれの電池セ
ルが適合するトレーを規定し、トレーは、それに取りつけられた吸収体によって
閉じられている。このように、トレーは、それぞれの電池セルから発生する任意
のこぼれた物質を保持可能である。また、トレーにガス透過膜を、取りつけて、
それぞれの電池セルを封止して、電池セルへの液体の浸入または、電池セルから
の液体の漏れを遮断してもよい。一体成形ヒンジは、第１支持部の縦軸と第２支
持部の縦軸との間で、少なくとも１８０度の角度移動を提供し得る。
【００５６】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、その表面に空気孔を有する少なく
とも１つの金属−空気電池セルにおいて、ハウジング用の電池ケースを提供する
。ケースは、その表面に少なくとも１つの開口部を有する形状のケースを有する
。ケースはまた、ケースによって封止されたホルダを有し、金属−空気電池セル
を支持するように配置されている。拡散部材は、空気孔を有する電池セル表面と
、ケースとの間に配置されて、空気孔を有する電池セル表面がケースから分離さ
れる。拡散部材は、拡散部材を介してケースの外と電池セルとの間でのガス交換
が可能になるような材料から形成される。拡散部材は任意に、空気孔を有する電
池セルの表面に接触する。拡散部材は、４ｍｍを上回る厚さを有し得る。この厚
さは、空気孔を有して電池セルと接触する表面と、開口部を有してケースと接触
する表面との間で、測定されている。拡散部材は、吸収材料から形成されている
。ホルダはケースと一体型で形成され得る。
【００５７】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、それぞれの表面に空気孔を有する
少なくとも２つの金属−空気電池セルにおいて、ハウジング用の電池ケースを提
供する。ケースは、少なくとも１つの開口部を有する形状のケースを有する。ホ
ルダは、ケースによって封止されて、電池セルを支持するように配置されている
。拡散部材は、電池セルが互いに分離されるように、電池セル間に配置されてい
る。拡散部材は、拡散部材を介してケースの外と少なくとも１つの電池セルとの
間でのガス交換が可能になるような材料から形成される。拡散部材は、少なくと
も１つの電池セルの表面に接触し得る。ホルダは、ケースと一体型であり得る。
【００５８】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、それぞれの表面に空気孔を有する
少なくとも２つの電池セルにおいて、ハウジング用の電池ケースを提供する。ケ
ースは、少なくとも１つの開口部を有する形状のケースを有する。ホルダは、ケ
ースによって封止されており、電池セルを支持するように配置されている。拡散
部材は、電池セルが互いに分離されるように、電池セル間に配置されている。拡
散部材は、拡散部材を介してケースの外と少なくとも１つの電池セルとの間での
ガス交換が可能になるような材料から形成される。拡散部材は、少なくとも１つ
の電池セルの表面に接触し得る。拡散部材は、電池セルのそれぞれの表面と接触
し得る。ホルダは、ケースと一体型であり得る。
【００５９】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、規定されたピーク電流負荷を有す
る電気装置に電力を与えるために、少なくとも１つの金属−空気電池セルを支持
するための電池ケースを提供する。ケースは、孔および、ケース内の所定の位置
に、セルを支持するように配置されたホルダを有する。ケースは、電池セルに対
して、ケース表面に沿って実質的に凹であり、ピーク電流負荷を充たすように、
平坦な表面に対してケースが配置されたときに、十分な数の孔が遮られていない
ままである。ケースは、電池セルに対してケースの縦軸に沿って、実質的に凹で
あり得る。ケースは、電池セルに対してケースの横軸に沿って、実質的に凹であ
り得る。
【００６０】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、少なくとも１つの金属−空気電池
セルを支持するための電池ケースを提供する。ケースは、金属−空気電池セルを
支持するための支持体を含むハウジングを有する。支持構造体は、電池セルが取
り付けられた第１の表面を有する。支持構造体は、ケースに取り付けられた第２
の表面を有する。支持構造体は、支持構造体によって電池セルが膨張できるよう
な材料から形成される。支持構造体は、電池セルと実質的に同じ幅および長さの
パンチ孔を含み得、電池セルは孔の中に押し込んで入れることができる。
【００６１】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、規定されたピーク電流負荷を有す
る電気装置に電力を与えるために、少なくとも１つの金属−空気電池セルを支持
するための電池ケースを提供する。ケースは、ケース内の所定の位置に、セルを
支持するように配置されたホルダを有する。ケースは、ケースの外部表面に実質
的に垂直な複数の突起を含む。突起は、ケースの上に配置され、ピーク電流負荷
を充たすように、平坦な表面に対してケースが配置されたときに、十分な数の孔
が遮られていないままである。
【００６２】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、少なくとも１つの金属−空気電池
セルを支持するための電池ケースを提供する。ケースは、孔が設けられたハウジ
ングおよび、ハウジング内に適合可能なセルを保持するための内部支持構造体を
有する。液体不浸透性カバーは、ハウジングの上に配置されて、セルに占有され
た空間に液体が浸入するのを防ぐ。
【００６３】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、少なくとも１つの金属−空気電池
セルを支持するための電池ケースを提供する。ケースは、孔が設けられたハウジ
ングおよび、ハウジング内に適合可能なセルを保持するための内部指示構造体を
有する。液体不浸透性カバーは、ハウジングの内部表面に取り付けられて、セル
に占有された空間に液体が浸入するのを防ぐ。
【００６４】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、少なくとも１つの金属−空気電池
セルを支持するための電池ケースを提供する。ケースは、孔が設けられたハウジ
ングおよび、ハウジング内に適合可能なセルを保持するための内部支持構造体を
有する。液体不浸透性カバーは、内部支持構造体の上に配置されて、セルに占有
された空間に液体が浸入するのを防ぐ。電池セルの少なくとも２層は、電池ケー
スおよび、電池セルの各層上の液体不浸透性カバーの中で支持され得、ハウジン
グの内部表面に取り付けられて、セルに占有された空間に液体が浸入するのを防
ぐ。
【００６５】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、少なくとも１つの金属−空気電池
セルにおいてハウジング用の電池ケースを提供する。ホルダは、電池ケース内の
所定の位置にあるセルを支持するように、配置される。電池セルおよび電池ケー
スは、ケース内に少なくとも１つのコンジットを規定するように配置される。電
池ケース内の少なくとも１つの開口部は、空気コンジットと連結されている。電
池ケースの開口部により、酸素は、０．０４〜０．５立方センチメートル／分の
速度で、電池ケースに輸送される。開口部によって、酸素が、約０．２立方セン
チメートル／分の速度で電池ケースに輸送されてもよい。
【００６６】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、少なくとも１つの金属−空気電池
セルを含む電池パックを提供する。ケースは、セルの陰極を包むために、第１の
主面および隣接する側壁を備えた、第１の実質的に長方形のケースコンポーネン
トを有する。ケースはまた、セルの陽極を包むために、第２の主面および隣接す
る側壁を備えた、第２の実質的に長方形のケースコンポーネントを有し、これは
、第１のトレー状のケースコンポーネントに取りつけられている。第１の主面は
、複数の空気導入開口部を有する。空気導入開口部は、約０．５ｍｍの直径を有
する。
【００６７】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、少なくとも１つの金属−空気電池
セルを含む電池パックを提供する。パックは、第１の実質的に長方形のケースコ
ンポーネントおよび、第２の実質的に長方形のケースコンポーネントを有する。
第１の実質的に長方形のケースコンポーネントは、セルの陰極を包むために、第
１の主面および隣接する側壁を備え、第２の実質的に長方形のケースコンポーネ
ントは、第１のトレー状のケースコンポーネントに取りつけられている。第２の
実質的に長方形のケースコンポーネントは、セルの陽極を包むために、第２の主
面および隣接する側壁を備えている。第１の主面は、複数の空気導入開口部を有
する。空気導入開口部の数によって、パックによって生成された全電流があらゆ
る条件下で、最大可能な電流の少なくとも８０％であることが保証される。これ
は、いくつかの孔が使用者の手によって塞がれたときに、装置を表面または他の
通常の操作状況に配置することを含む。
【００６８】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、空気導入開口部を備えた少なくと
も１つの金属−空気電池セルのハウジング用電池ケースを提供する。ケースは、
ガスの拡散を可能にする複数の開口部を備えた少なくとも１つの表面を有する。
金属−空気電池セルは、金属−空気電池セルのガス交換壁の上に、複数の空気導
入開口部を有する。電池ケース上の複数の開口部は、結合領域を有し、この結合
領域は、電池ケース内の金属−空気電池の上の導入開口部の結合領域の少なくと
も２倍である。
【００６９】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は電池パックを提供する。パックは、
その内部と外部との間でのガス交換を可能にする開口部を備えたハウジングを有
する。角柱状金属−空気電気化学セルは、ハウジング内に支持されており、各セ
ルのは、セルの主面と一致する少なくとも１つのガス交換壁を有する。各セルは
、また、ガス交換壁の反対側に背面を有する。ガス交換壁が設けられて、それぞ
れのセル内部とセル外部との間でのガス交換が可能になる。第１および第２セル
は、ガス交換壁と整列される。ガス交換壁は、ハウジングの主面と同じ方向を向
いており、第１の空間が定義される。上記第１の空間は、第１セルおよび第２セ
ルのガス交換壁によって境界づけられる。第２セルおよびハウジングのガス交換
壁によって境界づけられる第２の空間を規定するようにしても良い。第１空間の
厚さは、最小で３ｍｍであり、この厚さは、第１および第２セルのガス交換壁に
対して垂直方向の大きさである。
【００７０】 さらに、別の実施形態によれば、本発明はハウジングが設けられた電池パック
を提供する。ハウジングは開口部を有し、開口部により、ハウジングの内部と外
部とのガス交換が可能になる。柱状金属−空気電気化学セルは、ハウジング内に
支持されており、各セルは、その主面と一致する少なくとも１つのガス交換壁を
有する。ガス交換壁の反対側には、背面もある。ガス交換壁によって、それぞれ
の内部セルと外部セルとの間で、ガス交換が起こり得る。第１および第２セルは
、ハウジングの主面と同じ方向を向いているガス交換壁と整列される。この配置
により、第１セルと第２セルのガス交換壁によって境界づけられた第１の空間が
規定される。また、この配置により、第２セルとハウジングのガス交換壁によっ
て境界づけられた第２の空間も規定される。第２空間の厚さは、最小で０．５ｍ
ｍであり、この厚さは、第１セルと第２セルとのガス交換壁に対して垂直方向の
大きさである。
【００７１】 さらに、別の実施形態によれば、本発明はハウジングが設けられた電池パック
を提供する。ハウジングは、内部と外部との間でガス交換が可能になるように、
構成されている。少なくとも１つの電気化学セルがハウジング内で保持される。
その１つの電気化学セルは、これを通して内部セルと外部セルとの間でガスが交
換されるガス交換壁を有する。ガス交換壁は、少なくとも１つの電気化学セルの
主面と一致している。電気化学セルは、ハウジング内に配置されており、電気化
学セルのガス交換壁に実質的に垂直な方向で、最小の大きさと等しい隙間を有す
る空間を規定する。ホルダおよびハウジングがさらに配置されて、ハウジングの
最近接部から最も離れたガス交換壁のセル部と、ハウジングの内部と外部との間
でガス交換を行う最近接部との間の距離は、空き空間の２０倍以下である。すな
わち、この部分から、ガス交換が起こるハウジングの最近接部までの距離は、空
き空間の２０倍以下である。
【００７２】 さらに、別の実施形態によれば、本発明はハウジングが設けられた電池パック
を提供する。ハウジングは、ハウジングの内部とハウジングの外部との間でガス
交換が可能になるように、壁に開口部を有する。パックは、ケースの少なくとも
１つの主面に孔が設けられた、少なくとも１つの電気化学セルを有する。主面は
、壁に向かい合っている。開口部の空間および孔の空間は、少なくとも１つの電
気化学セルの位置に共にあり、孔および開口部は、実質的に一直線に並べられて
いる。好ましくは、開口部は、その断面積が、ハウジングの内部表面から外部表
面に向かう各軸方向において、階段状または連続的に減少するような形状を有し
ている。
【００７３】 さらに、別の実施形態によれば、本発明は、周囲ガスを必要とする電気化学装
置を覆うパッケージを提供する。パッケージは、電気化学装置を覆うことができ
る囲いを有する。囲いは、少なくとも部分的に、囲いの外と中に周囲ガスを拡散
できる材料から形成されている。好ましくは、囲いは、３ｍｇ（Ｈ２Ｏ／１日／
３００ｃｍ２）を下回る水分透過性を有する。囲いは、囲い部分と、少なくとも
１枚のシートとを有し、囲い部分は、少なくとも１つの開口部を有する。シート
は、開口部を覆い、上記囲い部分に取り付けられている。そのシートは、周囲ガ
スが拡散できるような材料から形成されている。開口部のサイズおよび、少なく
とも１枚のシートの材料により、上記囲いは、３ｍｇ（Ｈ２Ｏ／１日／３００ｃ
ｍ２）を下回る水分透過性を有することができる。囲い部分は、０．５ｍｇ（Ｈ ２ Ｏ／１日／３００ｃｍ２）を下回る水分透過性を有する。
【００７４】 本発明がより完全に理解されるように、以下の図面を参照しながら、好ましい
実施形態と関連付けて説明する。
【００７５】 図面に関して以下のことを強調しておく。図面の詳細は、本発明の好ましい実
施形態を例示することを目的としてのみ、例示として示されたものであり、また
本発明の原理および概念が最も有効にかつ容易に理解され得ると考えられるもの
を提供するためのものである。これに関して、発明を基本的に理解するのに必要
とされる以上に、より詳細に発明の構造的な詳細を示すことはなされていない。
図面と以下の説明により、発明がどのような形態で実際に実施されるかは、当業
者に明らかにされる
【００７６】
【発明の実施の形態】 図１及び２Ａについて説明する。電池パックは、複数の角柱型（prismatic）
の金属空気電池１０１、例えば亜鉛空気電池が設けられている。 図２Ａから５Ａに示すように、電池パックは、ベース１０３を備えた電池パッ
クケース１０２を有しており、電池パックケース１０２の中に金属空気電池セル
１０１が収められている。各々の金属空気電池セル１０１は、図１に示すような
角柱型の金属空気電池セルであることが好ましく、そうすればパッキング密度を
向上することができる。
【００７７】 ある実施形態では、各々の金属空気電池セル１０１は、角のまるまった箱型で
ある。矩形形状とすればパッキング密度を向上することができ、希望の電流と電
圧を実現することができる。電池セルケース１０４は、種々の電気化学電池セル
の素子を保持できる。電池セル１０１は、外部容器壁１０４を有しており、容器
壁１０４はプラスチックでも金属でも良い。外部容器壁１０４には、空気孔１０
５が設けられており、酸素が電池セル１０１に取り込めるようになっている。電
池セル１０１は、主平面の１つをガス交換壁１０４Ｃとして酸素を吸入するよう
に、その１つの主平面だけに孔を開けても良い。他方、両面から酸素を吸入する
電池セル構成（以下、「バイセル」と称す）でも良い。
【００７８】 一般に、酸素吸入孔１０５は、十分な酸素を取り得れて空気カソードに到達さ
せ、与えられた用途における電池セル１０１の電気化学的な要請を満たす必要が
ある。孔１０５が大き過ぎたり、多過ぎたりすると、過剰な水分が電池セル１０
１から失われ、電池セルの駆動時間や寿命を縮めてしまう。もし孔１０５が、ま
ばら過ぎると、電池セル１０１は負荷を満足することができない。
【００７９】 一般的なアナログのセルラー電話では、通話モードの際に、４００〜７００ｍ
Ａの電流が流れる。電流は、電話機と中継アンテナとの距離や、周囲の状況にも
依存する。同様に、一般的なデジタルセルラー電話の場合、２００〜４５０ｍＡ
の電流が流れる。図２Ａに示すように、１つの電池パックには、４つの空気亜鉛
電池１０１が備えられている。これらの電池セル１０１は、６００ｍＡの電流を
流すのに０．１５ｃｃ／ｓｅｃの速度で酸素を必要とし、２００ｍＡの電流を流
すのに０．０５ｃｃ／ｓｅｃの速度で酸素を必要とする。
【００８０】 金属空気電池１０１の空気カソードに適正な酸素供給を確保するためには、空
気導入孔１０５は、電池セル１０１のガス交換壁１０４Ｃのケース壁１０４を通
じて分配されていなければならない。各々の電池セル１０１のガス交換壁１０４
Ｃにある空気導入孔１０５は、高い電流負荷のかかったカソードが酸素不足とな
らないような大きさと数で形成されているが、これは電圧の低下につながる。カ
ソードへの適切な酸素供給の確保に加えて、過剰な水分のロスを最小限にするよ
うに孔１０５の数と間隔が設定されている。
【００８１】 上述したように、空気導入孔１０５を介した酸素の分圧差によって、空気導入
孔１０５を通じて空気が拡散してくる。空気導入孔１０５を介した酸素の分圧差
は、電池内部において酸素が水酸基へと変換されて酸素が消耗されることによる
。これによって勾配が生じ、酸素が電池セルケース１０４内に拡散する。
【００８２】 孔１０５の密度は、制限された数、例えば２個の孔１０５を離れた位置から金
属空気電池セル１０１によって生じる全電流が極端に落ち始めるまで、徐々に近
づけていくことにより最適化することができる。これは、空気導入孔１０５によ
って供給される領域が大きく重なり始めた位置に対応する。これよりも密に詰ま
った配置は、カソードへの酸素供給に実質的に貢献することなく、単に蒸発のた
めの領域を広げるだけである。
【００８３】 亜鉛−空気電池セル１０１を、約２．５ｃｍ×４．５ｃｍの面積を持ち、厚さ
０．５ｃｍとし、種々の実際的な電池パックのサイズと形状のためにフレキシブ
ルなサイズとした。この電池により、広範囲のセルラー電話や他の電子装置に適
した出力を得ることができる。製造を容易にするためには、直径０．４から０．
５ｍｍ程度の孔１０５とすることが望ましいことがわかった。何故なら、こうし
た大きさの孔１０５は、０．１から０．４ｍｍ厚の電池ケースの壁１０４を持つ
電池セル１０１に（孔あけ工具を早く磨耗させることなく）容易に開けることが
でき、空気の導入を良好にし、同時に、水分のロスを制限する。約２．５×４．
５ｃｍの面積を持つ亜鉛空気電池１０１は、そうした孔１０５を電池セル１０１
のガス交換壁１０４Ｃに約７０個形成すべきであった。
【００８４】 各々の金属−空気電池セル１０１は、実質的な電流負荷下で、及び／又はある
程度の放電の後で、約０．９〜１．２Ｖの電圧を出力できる。駆動電圧３．６Ｖ
を必要とするセルラー電話のための好ましい態様では、４つの空気−亜鉛電池セ
ル１０１を電池パックに備え、空気極の合計表面積は３０〜６０ｃｍ２である。
金属−空気電池セルのガス交換壁のケース壁に設ける空気導入孔は、合計面積が
少なくとも０．２ｃｍ２、好ましくは少なくとも０．５ｃｍ２である。
【００８５】 図２Ａ乃至図５Ａに、複数の空気−亜鉛電池セル１０１を、プラスチックの電池
パックケース１０２に配列したサブアッセンブルを示す。多数の金属−空気電池
セル１０１が直列に接続され、製品に必要な電圧、エネルギー容量、及び出力を
確保している。酸素を金属−空気電池セル１０１に、即ち金属−空気電池セル１
０１内の空気カソードに適切に供給するため、電池セル１０１は、電池パックケ
ース１０２内に、空気が電池パックケース１０２を通過して電池セル１０１に到
達できるように保持されている。
【００８６】 金属−空気電池セル１０１は、電池パックケース１０２に配置されて、隣接す
る内部空間又は隙間１０６Ａ及び１０６Ｂを形成しており、大気との連絡をもっ
ている。ケース１０２に開口１０７を設けても良い。空気孔１０７は、セルが動
作できるのに十分なガス交換を行うことのできる位置と大きさであれば、希望の
位置と大きさに形成することができる。本明細書で説明したように、ガス交換は
、バルクの空気フローであっても、ケース１０２の壁を通じた空気の拡散であっ
ても良く、これらの組み合わせであっても良い。空気導入孔１０７は、円形、楕
円形、矩形、又はこれらの組み合わせの形状であっても良い。
【００８７】 バルクの空気フローは、電池パックの置かれた環境に依存する。取り付けられ
た電子デバイス又は電池セル１０１自身の局所的な加熱により圧力勾配が誘起さ
れ、それによってフローが起こる。バルクのフローは、ケース１０２の動きによ
り、又はケース１０２の外側にある大気の流れによっても、形成される。ガス交
換は、また、バルクのフローがなくても、ケース外側１０２と電池セル１０１の
ガス交換壁１０４Ｃとの間における個々の気体の分圧差によって生じる拡散によ
っても起こる。電池セルが図１に示す態様である場合、ガス交換壁１０４Ｃは、
電池ケース壁１０４の一部の孔１０５を形成した部分である。
【００８８】 電池パックケース１０２に孔１０７を開ける代わりに、十分なガス交換が可能
な多孔質プラスチック又は半透性の膜や材質を用いることができる。これらの半
透性の膜や材料は、この出願に記載された実施形態に代えて用いることができる
。
【００８９】 図２Ａ乃至５Ａについて言えば、電池セル１０１Ａ〜１０１Ｄは２層に配置さ
れ、２層の間に空間が形成されている。上側の層にある電池セル１０１Ａ及び１
０１Ｃは、それらに形成された孔１０５がケース１０２の上面に対向するように
配置されている。下側の層にある電池セル１０１Ｂ及び１０１Ｄは、同じ向きに
配置され、それらに形成された孔１０５が空間１０６Ａを向いている。スロット
１１２により、空間１０６Ａを通じてのバルク空気フローと気体拡散が可能であ
る。上側にある電池セル１０１Ａと１０１Ｃの孔１０５は、ケース１０２の上側
部分１０２Ａに形成された開口１０７を通じて外部の大気と殆ど直接連絡してい
る。ケースの上側部分１０２Ａの間に設けられた隙間によって小さな空間１０６
Ｂが形成されている。これは、電池セルの上面にある孔１０５がケース１０２の
上側部分１０２Ａによって塞がれることを防止する。即ち、上側にある電池セル
１０１Ａ及び１０１Ｃの孔１０５の全てが開口１０７と一致しているのではなく
、したがって、これらの孔のいくつかは空間１０６Ｂを形成する隙間がなければ
外部の空気と連絡し得ない。もちろん、セルの孔１０５がケースの開口１０７と
一致していれば、１０６Ｂのような空間を必要なくすることも可能である。
【００９０】 図５Ａについて言えば、空間１０６Ａ及び１０６Ｂの大きさが以下の理由から
異なっている。下側にある電池セル１０１Ｂ及び１０１Ｄの孔１０５の少なくと
もいくつかは、最も近いケース側の開口１１２から比較的離れている。例えば、
電池セル１０１は、幅２．５ｃｍであり、中央にあるセル１０４Ｂとケース１０
２の最も近い開口１１２との間の距離は、少なくとも１．２５ｃｍである（図５
Ａに示す実施形態では、空間１０６Ｄにより実質的にはさらに離れる）。ケース
１０２の外側と電池セル１０１Ｂ及び１０１Ｄの外側部分１０４Ａとの間のガス
交換については、電池セル１０１Ｂ及び１０１Ｄの直ぐ上の気体の分圧を、電池
１０１Ｂ及び１０１Ｄ内部のレベルに引き下げる傾向がある。これが起こるよう
にされれば、外側部分１０４Ａと中間部分１０４Ｂとの間の勾配が非常に小さく
なる。こうした小さな勾配は、望ましい大電流動作と相反する。上側の隙間であ
る空間１０６Ａを設け、開口１１２をガス交換の起こるセル表面に近接させると
、そのような空気不足の効果（stifling effect）を防止することができる。
【００９１】 また、空間１０６Ａの高さと、空間１０６Ａにつながる開口１１２の大きさと
数とは、ごく小さなドライブフォースでバルクの空気フローが空間１０６Ａに流
入するように設定する。空間の持つフロー抵抗が小さければ、わずかな大気圧の
ゆらぎと、電池パック内と外気とのわずかな温度差によって、バルクの空気フロ
ーを起こすことができる。
【００９２】 図５Ｂについて言えば、適切な低いフロー抵抗と、適切な高い拡散又はバルク
フロー速度とは、以下の特徴の１つ又はいくつかの組み合わせによって達成する
ことができる。 １．各電池パックの配列において、セルのガス交換壁がケースの開口から最も離
れた部分がある。そうした部分が１つ以上あっても良い。ガス交換壁という用語
は、そこを通してガス交換が起こるセルのあらゆる部分を指す。例えば、酸素導
入のためにケースに孔を設けたセルの場合、上記のように定義されたガス交換壁
となる部分は、セルのケースにあけられた孔である。このガス交換壁の部分とそ
れに最も近いパックケースの開口との間の距離の、上にある隙間に対する比率は
、２０以下とすべきである。上にある隙間とは、セルのガス交換壁に垂直な方向
における、溝部分の対向面までの長さである。図５Ｂについて言えば、上にある
隙間（長さＡ）と、電池セル１０４Ｂの開口から最も離れた部分から最も近い開
口までの距離（長さＢ）との比率は、約１／２０である。この制限は、最も離れ
た部分がガス交換壁の無視できない割合である場合に適用される。
【００９３】 ２．動水直径の平方の、導管を通じた空気の経路、即ち、対向する開口１１２と
空間１０６Ａを含む経路の長さに対する比率もある。この比率は少なくとも０．
５ｍｍとすべきである。非常に平坦な溝の場合、２枚の平板の間の流路として近
似できるが、使用すべき比率は、溝の最小長さの平方の、長さに対する比率であ
る。この後者の比率の最小値は０．１５である。これらの比率は、空気のバルク
フローに関連しており、したがって、間隔の大きな空間と自由な空気フローに適
する。したがって、この比率は、非常に小さな溝に適用しても意味がない。一般
に、必ずしも常にではないが、この比率によって、セルのガス交換壁がケース内
の奥深くに隠された構成が可能となる。
【００９４】 ３．実質的に、上記特定された溝の断面が一定であること。これは、バルクフロ
ーの基準でもある。
【００９５】 ４．内部の空間によって形成される流路が比較的まっすぐであること。これもあ
また、バルクフローの基準である。一般に、３と４は両方とも、拡散が明らかに
支配的である場合、例えばガス交換壁が直接ケースの壁に接している場合には適
用されない。
【００９６】 ５．気体が交換されるセルの孔サイズは、その孔を通して酸素を供給されるセル
が発生する出力に対して、最低の比率を有する。パック中において、ケースに妨
害されることなく、セルが４つの辺全て（セルのガス交換壁とそれに対向する面
を除く）に平行六面体形状の空間ができるように配置されている場合、開口は、
空間の周に空間の厚さを掛け合わせたものである（図５Ｂ）。即ち、この例では
、ガス交換は空間の４つの辺全てを介して起こる。この最小の比率は、ピーク出
力容量が３００ｍ２／Ｗであるように決定される。この基準は、基本的に、拡散
が支配的なガス交換のメカニズムである場合に適用される。バルクフローが可能
な場合（即ち、十分大きな径の溝がある場合）には、この基準はあまり重要でな
い。 ６．開口１１２の面積が広いこと。好ましくは、バルクの空気フローが起こるよ
うに、開口は水力学的な直径が少なくとも３ｍｍであることが好ましく、実用的
な範囲で大きなことが好ましい。
【００９７】 ７．内部の空間１０６Ａが、対向する終端部において開放されており、自然対流
やクロスフローの換気（cross-flow ventilation）が起きること。これは、バル
クフローの基準である。
【００９８】 ８．ケースの開口１０７及び／又は１１２が、電池ケースが障害物に対向して置
かれた時に酸素欠乏が起こらないように設計されていること。
【００９９】 空間のサイズが非常に狭い場合、空間内外のガス交換にとって拡散は制限され
たドライビングフォースとなり得る。しかし、空間のサイズが増すと、バルクフ
ローが顕著となる。拡散が支配的である場合、空間に出入りする気体の交換が起
こる開口部の正味の面積と共に、空間の大きさによって酸素の要望が満たされる
。開口の正味の面積は、空間を形成するケースの孔の面積か、又は周に空間の幅
を掛けたもの（均一な空間の場合）の、いずれか大きいほうである。（即ち、も
しケースの孔の正味の面積が、空間の開口よりも多き場合、われわれが関与する
開口は空間そのものの開口である）。
【０１００】 上述の第１のガイドラインは、ガス交換壁１０４Ｃの外側部分１０４Ａによっ
て拡散経路が塞がれることを防止することにより、適切な拡散を保障する。即ち
、電池セル１０１の開口１１２に近い部分は、空間１０６Ａのケース開口１１２
に近い部分の酸素分圧を引き下げて、電池セル１０１内部の値に近づける。図５
Ｂのような、こうした状況の２次元モデルによれば、また、第１近似によれば、
空間の高さＡの、気体摂取表面の最も離れた部分までの距離Ｂに対する比率は、
気体摂取表面を通じての拡散の単位面積あたりの速度によって変化しない。この
近似は、図５Ｂの断面図に対応する拡散の２次元モデルに基づき、バルクフロー
が全く起こらない純粋な拡散状態に基づく。デジタルセルラー電話の高電流密度
の要請を受ける電池セル１０１については、内部空間１０６Ａに対向する電池セ
ル１０１のガス交換壁１０４Ｃを持つ電池パックにおいて、ＢのＡに対する比率
は実質的に約２０を越えないようにすべきである。低出力の用途については、こ
の比率はもっと大きくても良い。ガス交換が純粋に拡散によって起こるか、又は
拡散が適切である場合、拡散用の材料、例えば亜鉛空気電池においてスペースを
設けるために使用されるような材料を、悪影響が出ないように空間に設置しても
良い。
【０１０１】 第２のガイドラインは、バルクフローが可能であるような条件下で重要となる
因子について述べる。ここで述べる実施例の殆ど全てにおいて、空気のバルクフ
ローは、少なくとも部分的に電池パックの動作に寄与している。電池パック内の
電池セル１０１は、ケース１０２内の開口１０７に直ぐに隣接して設置されてお
らず、このことはケース１０２への空気のバルクフローに寄与している。ダクト
の直径を水力学的に大きくすることによって、スムーズな風道のための低い摩擦
が得られる。層流経路内の流体抵抗は、第１近似によれば、ダクトの長さ線形に
比例し、水力学上の直系の平方に反比例する。セルラー電話用の電池パックの場
合、そのサイズと電流の制限のため、水力学上の直径の長さに対する比を０．５
ｍｍかそれ以上である空間によって、十分なバルクフローが得られる。
【０１０２】 図５Ｃに示すように、停滞（stagnant）スペース１０６Ｅ（本件発明において
、そのサイズは様々である）は、電池セル１０１と電池パック１０２によって形
成される。この停滞スペース１０６Ｅは、流体抵抗に実質的に寄与しない。した
がって、図５Ｃに示すように、水力学上の直径を決定する濡れた表面の面積は、
停滞スペース１０６Ｅの効果を無視して近似的に決めることができる。しかしな
がら、停滞スペース１０６Ｅの露出した長さ、即ち、長さＣが断面に対してかな
りの領域となるまで増加した場合、その近似の精度は低下する。
【０１０３】 他の電池パックへの一般化は難しい。何故なら、空間の長さと形状は、全ての
流体抵抗への因子となるからである。本質的に異なる電流を必要とするセルラー
電話に用いる電池パックのサイズの範囲では、上述のしきい値は良好な設計ポイ
ントとなる。しかしながら、これら２つの因子、バルクフローの抵抗と拡散の抵
抗は、ガイドライン１及び２に対応しており、２つの独立した要請を生む。用途
によっては、これらの要請の１つを満たすと、必然的に他方の要請を満たす。
【０１０４】 高電流用途の条件下では、空間１０６Ａへのバルクフローは、比較的空間のス
ペースが狭い設計において必要である場合がある。即ち、コンパクトな構成が要
請される場合、セルラー電話のような用途におけるバランスポイントは、空間１
０６Ａが実質的にバルクフローを通過させるように設計させることであり、空間
１０６Ａのトータルの大きさを最小にすることができる。低電流の用途、又は本
質的にＢに対するＡの比率が低い構成では（空間が狭い場合）、最小の形状因子
は、低い頭上空間を持った純粋な拡散ベースの設計と一致する。
【０１０５】 電池パックがセル電話の用途に使用される場合、通常の電気機器の用途にに使
用される場合、空間によって満たされる酸素の要請は、期待したような線形の関
係に従わない。例えば、約６００ｍＡの連続電流が必要となるデバイスに電力を
供給する設計の場合、約２．５×４．５ｃｍの大きさのセルを３つ空間に対向す
るようにし、空間の幅を３ｍｍにする必要がある。しかし、もし、これらセルの
２つの層がが同じ空間に対向している場合、酸素の要請が２倍となり、必要な空
間幅は約４ｍｍに増加するだけである。酸素の要請と開口の間の非線型な関係は
、空間の水力学上の直径が増加することにより、空間を通してのバルク空気フロ
ーがより重要な役割を果たすことに基づく。上述の第２の基準で述べたように、
バルク空気フローの抵抗は、近似的にある開口から対向する開口までの空間の長
さの、空間断面の水力学上の直径の平方に対する比率となる。したがって、空間
の幅を増加させると、バルクの空気フローに対する空間の抵抗を幾何学的に減少
させることになる。通常の条件下で電池パックを使用する経験上、バルクフロー
はガス交換に非常に寄与しており、バルクフローは、熱対流、過渡的な空気流、
及び／又は、異なる気体のケース内外での濃度差に由来する密度効果によって起
こる。理論的には、使用される現実の状況、比較的重要なバルクフロー（対流）
及び気体の拡散を計算することは難しい。何故なら、非常に多くのパラメータが
含まれているからである。例えば、電気機器が保持される角度、電気機器が外気
に対してどれだけ温かいか、使用者の動き、人間の体からの熱などである。セル
ラー電話や他の小電力の小さな携帯機器に関する実際の使用の経験上、対流の効
果が重要となるような、しきい値となる設計ポイント（水力学上であっても、又
は空間の長さであっても、特性長さによって特徴付けられる）を見出した。この
ポイントは、上述の、また以下に説明する基準の２によって規定される。これら
の設計ポイントは、Ｇｒａｓｈｏｆ数に基づく予想値によく一致している。Ｇｒ
ａｓｈｏｆ数は、拡散よりも対流によるガス交換にとって比較的重要であり、次
の式で与えられる ここで、ｇは重量加速定数、βは気体の膨張係数、ΔＴはセルの壁と外気の温度
差、Ｌはフローシステムの特性長さであり、狭い空間の場合はその厚みであり、
νは動粘度である。使用した温度と温度差は、室温と３Ｃであり、長さはＧＲ＝
１００前後の遷移に一致する数値を探した。この値は、約２．２ｍｍであり、実
際の実験で得られた結果とほぼ同様であった。この点より下では、拡散は、支配
的なガス交換メカニズムである。この点より上では、バルクフローが寄与する。
結論は、セルが電池パック内に生めこまれている場合、内部の電池に供給してい
る空間が最小限約２．５のディメンジョンを有していて（２．５は、実験により
、２．２は、Ｇｒ計算による）、バルクフローがセルパックのガス交換に実質的
に寄与している場合に所定の効果が得られる。
【０１０６】 ガイドライン３、４．及び６は、バルクフローが不正に制限されていないこと
を保証する。ガイドライン３について言えば、促進すべき流体の通過を必要とし
ない経路は、必要とする経路よりも、低い圧力降下によって特徴づけられる。し
たがって、フロー面積の減少と増大は、バルクフローの抵抗を増大させる。ガイ
ドライン４について言えば、真っ直ぐな流路は、バルクの促進を必要とせず、従
って、真っ直ぐでない流路よりも、より制限的でない。ガイドライン６について
言えば、外側の大気と内部の空間１０６Ａ（又は流路）を接続している大きな開
口１１２は、低い圧力降下を保証する。理想的には、開口は、近似的に流体機構
の設計手法を用いて形状を定めることができる。
【０１０７】 ガイドライン５は、酸素の拡散を起こす勾配が、開口１１２の近くで失われな
いように保証し、開口１１２から離れたガス交換壁部分１０４Ｂの近傍における
効果的な拡散を保証する。このガイドラインは、２次元近似が可能な構成におい
て、開口の断面積が周に対して大きく、気体が交換される面積に一致することを
保証する助けとなる。ガイドライン５の記述は、しかしながら、２次元近似が適
用できない構成にも適用される。このガイドラインは、必要な条件となり得るが
、しかし高電流動作のための十分な条件でないことに注意する必要がある。何故
なら、ケース開口から離れた位置における拡散速度の急落を防止するために最低
限の空間が必要であるからである。
【０１０８】 合計の開口寸法は、１Ｗの出力あたり約３００ｍｍ２であり、これはケース及
び／又はセルの配置を十分な酸素供給となるよう設計する際のガイドラインとな
る。合計の開口寸法は、そこを通じて酸素がガス交換壁に導入することのできる
最低限の面積（例えば、ケースの開口の）である。
【０１０９】 ガイドライン７は、バルクフローが起きるように保証する助けとなる。通常の
空気の流れと電池の加熱による自然対流によって引き起こされるフローは、空気
が電池パックに入るときと同じ経路から出て行くことができれば、より容易に起
こる。この基準が満たされると、空間は導管（conduit）や（熱対流のための）
スタック（stack）として働く
【０１１０】 ガイドライン８について、図２Ａから図５Ａを参照して言えば、電池セル１０
１内の孔１０５が電池パックケース１０２の開口１０７と一致している場合、電
池パックケース１０２のもつ開口１０７の潜在的な妨害は設計上考慮する必要が
ある。空気導入孔１０７を電池パックケース１０２のどこに配置するかを実験的
に決定するのは好ましい手法である。電池パックケース１０２の空気導入孔１０
７は、平均的なセルラー電話のユーザによって塞がれるかも知れない。これは、
塞がれ得る孔１０７の数を位置を示す。残った孔１０７は、十分なフロー又は拡
散が起きて、金属空気電池セル１０１が酸素欠乏となるのを防止するような大き
さと位置にする必要がある。
【０１１１】 電池パックケース１０２の主面全体又は、電池パックケースの側面のいずれか
が平坦な表面上にその配置によってふさがっているかも知れないと仮定すること
によって、電池ケース１０２の側面上に位置しなければならない空気導入孔１０
７及び／又は１１２の位置は決定することができる。
【０１１２】 空気導入孔１０７及び／又は１１２の配置のための共通の所見は、（１）電池
パックケースの側面の５０％以上は、セルラー電話の動作中はユーザーによって
塞がれない、（２）電池パックケースの主面の５０％以上は、セルラー電話の動
作中はユーザーによって塞がれない、そして、（３）電池セルの空気導入孔１０
５は、電池パックケースの空気導入孔１０７に直接対向して通じている場合、電
池セルに送り込む電池パックケース１０２の中の空気導入孔１０７は可能な限り
塞がれないようにされるべきであるということを含む。これを確保する１つの方
法は、プレナムをケースの内部に置くか、ケース１０２の外側に離れて置く（後
述するように）ことである。
【０１１３】 図６Ａに示すように、電池パックケース３１１の空気導入開口部３１０は、均
一のクロスセクション３１２を有している。又は、好ましくは、クロスセクショ
ン領域はケース３１１の内部に延びるように均一でなくてもよい。図６Ｂ及び図
６Ｃは結合例を示している。そのような不均一開口部３１０は、大気ガス（酸素
）の拡散を促進し、これらの電池セルへの拡散通路長を減少させ、かつ電池セル
孔１０５のいずれかがケース１０２のソリッドポーションによって覆われるのを
防止することにより、個々の電池セル１０１の空気導入孔１０５を形成する。図
６Ｂ及び図６Ｃにおいて見ることができるように、電池パックケース３１１にお
ける空気導入開口部３１０のベース３１３は、孔１０５を塞ぐことなく電池セル
１０１における空気導入孔と実質的に重ねることができる。
【０１１４】 図７及び８について説明する。本具体例は、電池パックケース１１０の長手方
向の端に位置する開口部１１１を有する図５Ｂの理想化された形状の線に沿って
デザインされる。対向する開口部１１１は、電池パックケース１１０を通じて換
気できるように暗渠又はプレナム１０６Ａに接続される。暗渠１０６Ａの深さ（
最小寸法）と開口部１１１は、不活性空気処理が用いられる場合には、少なくと
も３ｍｍである。開口部１１１は、１つのスロット、多くの垂直スロット、円形
又は方形の孔、又は空気フローのために十分な開口領域が可能な他のどのような
形状であってもよい。電池セル１０１は単一ガス交換壁１０４Ｃを有し、それら
のガス交換壁１０４Ｃはプレナム１０６Ａに対向するように方向付けられている
。これにより、例えば、ケース１１０に接着又は成形されたスナップヒットイン
ゲージメントデバイスによって電池セル１０１が直接、ケース１１０に取りつけ
ることができる。この形態では、ケース１０２Ａの上面は、図２Ａ〜５Ａの形態
のようなどのような開口部も必要としない。
【０１１５】 図９Ａ，９Ｂ，１０及び１１について説明する。本形態は、６個の電池セルを
有している。電池パックケース１１３は空気導入孔を持った主面（上）を有して
いる。各金属−空気電池セル１０１のガス交換壁１１６は、電池パックのベース
１１７から離れてかつ電池パックケース１１３の主面１１４の向きに対向してい
る。全ての金属−空気電池セル１０１の空気導入孔１０５は、それらの間のプレ
ナム１１８を定義している２つの平行な層を形成する同じ方向に面している。プ
レナム１１８のようなプレナムが使用される場合、図１０に示すように面又は全
ての表面の上に空気導入孔１１２を設けることが有効である。
【０１１６】 他のプレナム１１９は電池セル１０１の最も上の層と電池パックケース１１３
の主面１１４の最も外側の層との間に限定される。この形態は図２Ａ−５Ａの例
に示されているものと同様である。
【０１１７】 前にも述べたように、電池セル１０１の酸素の拡散は、酸素分圧と酸素が移動
する必要な距離との関数である。最も上の電池セルは、電池パックケース１１３
の主面１１４に密着し、周囲の空気からの酸素は、これらの電池セル１０１に酸
素を供給するために拡散パスは短くなっている。拡散率がパス長（一定の分圧境
界条件に対する）に逆比例すること、電池セル１０１の孔１０５とケース１１３
の開口部１１５の間の距離は短いことを考慮すると、上プレナム１１９はミリメ
ーターオーダー又はそれ以下と非常に小さくできる。このプレナム１１９の厚さ
に対する最小値は、電池セル上の空気導入孔１０５と最も近くに在るケース開口
部１１５との間の最大分離距離の分数として禁じすることができることがわかっ
た。その分離距離は、プレナム１１９の厚さの２０倍を越えてはいけない。
【０１１８】 例えば、各開口部１１５と孔１０５との間の距離が約１．０ｍｍを超えないの
であれば、０．０５ｍｍの厚さで十分である。そのような大変厳しいクリアラン
スを得るためには、電池セル１０１の最上層とケース１１４の上面の間に拡散体
を設けることができる。電池セル１０１の２つの層の間のプレナム１１８に関し
て、ケース１１３の半分の幅が約３０ｍｍである場合、上記設計の基準（第１の
列挙されるガイドライン）に従えば、プレナム１１８は少なくとも約１．５ｍｍ
でなければならない。
【０１１９】 図１２Ａ，１２Ｂについて説明する。その電池パックケース１２０は、複数の
孔１２２を備えた主面１２１を有する。この形態において、電池パックケース１
２０の主面１２１は、２つの側面１２３に合流するように部分的にカーブしてい
る。電池パックケース１２０は、２つの追加の端面１２４を電池パックケース１
２０の長手方向の端に有している。側面１２４の１つは傾斜され、１つは電池パ
ックケース１２０の主面１２１に実質的に直交している。双方とも空気導入孔１
２２を備えている。電池パックケース１２０の形状は、アタッチメント結合、形
状、適用されるセルラー電話の型の外観により決定される。電池パックケース１
２０は、金属−空気電池セル１０１のサブアッセンブリー１２５を有している。
その電池セル１０１のサブアッセンブリー１２５は、規則的に間隔があけられた
３つの電池セル１０１からなるスタックと規則的に間隔があけられた２つの電池
セル１０１からなるスタックとを有する。
【０１２０】 全ての金属−空気電池セル１０１は、ワイヤー、フレキシブルストリップ、フ
レキシブル回路基板又は同様のもの（図示していない）により直列に接続されて
いる。電池セル１０１は、各電池セル１０１のガス交換壁１０４Ｃ上の孔１０５
が電池パックケース１２０の主面１２１に対向するように電池パックケース１２
０の中に位置する。約１ｍｍ又はそれ以下のプレナム１２６は、サブアッセンブ
リー１２５の中のトップポジション１３１の電池セル１０１と電池パックケース
の主面１２１の間に設けられている。先に述べたように、プレナム１２６の厚さ
は、空気孔１０５とケース１２０内の開口部１２２の間の短い距離のために大き
くなってはならない。トップホジション１３１の下の電池セル１０１とそれらの
直下の電池セル１０１との間には別のプレナム１２７がある。低いポジション１
３２の電池セル１０１の多くの孔１０５は、ケース１２０内の最も近くの開口部
１２２から少なくとも半分のケース幅である。このように、プレナム１２７の厚
さは、プレナム１２６の厚さより実質的に大きくなければならない。ベース（図
示していない）又は、電池パックの中に金属−空気電池セル１０１を包むために
電子デバイスが電池パックケース１２０にくっついてていも良い。
【０１２１】 図１３Ａ，１３Ｂについて説明する。４つの電池セル１０１を持った形態であ
る。電池パックケース１２８は、空気導入孔１３０を持った主平面１２９を有す
る。最も上の電池セル１３１（例えば、電池パックケース１２８の主平面１２８
に最も近い電池セル）のガス交換壁１０４Ｃは、電池パックケース１２８の主平
面１２９の方に面し、上述したように少しだけ離れている。上述したように、こ
の又は他の形態において、ケース１２８の開口部１３０と電池セル１０１の空気
導入孔１０５の間に配列されたプレナムは必要ない。
【０１２２】 最も下の電池セル１３２は、最も上の電池セル１３１に直接接して位置してい
る。セル１３１と１３２の間には短絡防止用の絶縁体（図示していない）がある
。これらの電池セルのガス交換壁１０４Ｃは、最も下の電池セル１３２とベース
１３４の間に（又はもしベースがない場合には、電池セルと電子デバイスの間に
）プレナム１３３を定義するために、電池パックケース１２８の主面１２９から
離れて面している。または、バイセルからなる単一の層が使用される。バイセル
は、電池セルの両方の主面上にガス交換壁１０４Ｃを有している。最も下の電池
セル１３２とベース１３４との間のプレナム１３３は、上記列記した寸法基準（
１−８）に適合していることが好ましい。空気導入孔又はスロット１３５は、プ
レナム１３３に空気を供給するために電池パックの周囲全体を囲んで位置してい
る。
【０１２３】 図１３Ｃ〜図１３Ｅは、電池パックケースの中に、金属−空気電池セル１０１
を配置するための２つの代替の形態を示す。図１３Ｃと１３Ｄは、直列に接続さ
れた４つの電池セル１０１を示す。電池パックケース１２８は、空気導入孔を持
っていない主平面１２８を持っている。別の空気導入孔又はスロット１３５は、
電池パックケース１２８の周辺部の周りに位置する。最も上の電池セル１３１は
、電池パックケース１２８に取りつけられている。最も上の電池セル１３１（例
えば、電池パックケース１２８の主面１２９に最も近くの電池セル）のガス交換
壁１０４Ｃは、電池パックケース１２８の主面１２９から離れて最も下の電池セ
ル１３２の方に面し、電池セルの間にプレナム１３３Ａを定義している。最も近
い開口部はケース１２８の周囲にあるので、プレナム１３３Ａの厚さは、少なく
ともケース１２８の半分の幅の１／２０でなければならない（バルクフローが不
可能か又はあてにならないと仮定している）。これらの電池セル１３２のガス交
換壁１０４Ｃは、最も上の電池セル１３１に面している。
【０１２４】 他の形態においては、図１３Ｅに示すように、電池パックケース１２８は、複
数の空気導入孔１３０を含んでいる主平面１２９を持つ。最も上の電池セル１３
１（例えば、電池パックケース１２８の主面１２９に最も近くの電池セル）のガ
ス交換壁１０４Ｃは、電池パックケース１２８と最も上の電池セル１３１の間に
プレナム１３３Ａ（その厚さが厚くなっている。）を定義している電池パックケ
ース１２８の主平面１２９に対向している。最も下の電池セル１３２は、電池パ
ックベース１３４に取りつけられて配置されている。電池セル１０１のガス交換
壁１０４Ｃは、電池セル間にプレナム１３３Ｂを定義しているもっとも上の電池
セル１３１に対向している。上述したデザイン条件を満たすために、ケース１２
８の開口部１３５は、換気のための連続したチャンネルを定義するプレナム１３
３Ｂの反対の端に配置されている。さらに、これらの対向する開口部１３５間の
フローパスは、基本的には真っ直ぐである。その寸法は、上述したガイドライン
に適合することが好ましい。
【０１２５】 図１４Ａ〜１４Ｅについて説明する。電池セル１０１の２つの層（又はバイセ
ルの単一層）は、小さなサブアッセンブリー１８４に支持されている。各電池セ
ル１０１のガス交換壁１０４Ｃの上の空気導入孔はケース１８９の外壁に面して
いる。電池セル１０１のサブアッセンブリー１８４は、隔離碍子１８８により電
子デバイス（電話）１８７に取り付けられる。隔離碍子１８８は、ティー、単一
若しくは多重リッジ、又は電話１８７からサブアッセンブリー１８４を分離する
どのような形状であってもよい。電話１８７と最も下の電池セル１８６の間の空
間は、電池セル１０１に酸素を供給するための大きな開放プレナム１９０を定義
する。さらに、プレナム１９０Ａは、サブアッセンブリー１８４の最も上の電池
セル１８５と電池パックケース１８９の間に定義されていてもよい。
【０１２６】 電池パックケース１０２における空気導入孔１０７及び／又は１１２の障害を
避け又は制限することが好ましく（例えば、ユーザーによるセルラー電話のハン
ドリングのため）、これにより、金属−空気電池セル１０１全体又は部分的な酸
素の欠乏を防止する。図２Ａ〜５Ａに戻って説明する。上述したように、電池パ
ックケース１０２は、電池パックケース１０２の部分的な障害があっても、十分
なガス交換が得られるように十分大きな領域にわたって十分な空気導入孔１０７
及び／又は１１２をもつ必要がある。そのような障害は、例えば、ユーザーが掴
む取りつけ具によって発生するであろう。
【０１２７】 図１５について説明する。他の形態において、電池パックケース主面１３７に
、実質的に電池パックケース主面１３７に垂直な多数のプロジェクション又は隔
離碍子１３８を持っている。これらの隔離碍子１３８は、電池パックケース１３
６において、空気導入孔１３８Ａから最小距離だけ離れ、障害に役立つ。この形
態は、机の上、車のシート、クッション又はブリーフケースの中に置かれた場合
のように、電池パックケース１３６が平坦な面の上に置かれた場合や他の障害が
ある場合において、金属−空気電池セル１０１の酸素の欠乏防止が図れる。スタ
ントオフ１３８は、１又は２以上のリッジ形状、１又は２以上の分離されたポス
ト形状とすることができる。好ましくは、隔離碍子１３８は電池パックケース１
３６の一部として成形する。ケース１３６の空気導入孔１３８Ａは多数の隔離碍
子１３８の間に位置し、金属−空気電池セル１０１の十分なガス交換を提供する
のに必要な大きさとされる。隔離碍子１３８は、障害物に面して置かれたときに
、電池パックを離れさせ、障害物を通過して電池パックケース１３６の空気導入
孔１３８Ａへのガス流入を可能とする。
【０１２８】 図１２Ｂに戻って説明する。電池パックケース１２０は、その幅全体にわたっ
て大きな凹面に形成されていてもよく、これにより、どのように平坦な障害物で
あつても電池パックケース１２０の十分の数の空気導入孔１２２が塞がれないよ
うにできる。平坦な障害物は、ただ、電池パックケース１２０の障害物に対して
平行な一部分に位置する空気導入孔を塞ぐだけである。
【０１２９】 図１６及び１７について説明する。ぎざぎざ又は道筋１３９もまた電池パック
ケース１４１の空気導入孔１４０の障害を制限又は避けるための方法として用い
ることができる。複数のぎざぎざ（リセス）、道筋、貝殻形状、溝が、電池パッ
クケース１４１の主面１４２上又は電池パックケース１４１の側面１４３上に形
成される。ぎざぎざ又は道筋１３９は、電池パックケース１４１が障害物に対し
て置かれたときにガス交換ができるようなどのような形状又はデザインであって
もよい。空気は、電池パックケース１４１が平坦面により塞がれた場合に、ぎざ
ぎざ又は道筋１３９と空気導入孔１４０を通過する。
【０１３０】 図２Ａ−５Ａに戻って説明する。複数の空気導入スロット１１２は電池パック
ケース１０２の側面１１２上のみに形成することができ、そのスロットは、電池
パックケース１０２の全体の周辺の周りに位置している。その側壁は窪んでいて
も良く（図５Ａに示すように）、これにより、電池パックが電子デバイスの動作
中に掴まれている時にも空気の通路を提供している。
【０１３１】 図３について説明する。いくつかの特徴により、電池パックの中に水や他の液
体が入るのを防止又は制限している。電池パックケース１０２は、小さな空気導
入孔１０７の分布により貫通されている。ケース１０２上の液体が玉になる傾向
があり、実質的にケース内への導入を防止することができるような径の孔１０７
及び／又は材料（疎水性）からなるケース１０２であることが好ましい。電池パ
ックケース１０２は電池パックケース１０２を介して空気が拡散するのを許容す
るのに十分な大きさではあるが、電池パックケース１０２への水の出入りを水の
表面張力により防止できる十分小さい空気導入孔１０７を含む。別の形態では、
ケース１０２は、例えば、ポレックス（PorexＲ）のような空気透過性のポーラ
スプラスチックからなる。ポレックステクノロジー，マニュファクチュアは、水
の導入やこぼれることを阻止するために、疎水性材料のポーラスプラスチック製
の成形部品を作っている。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又
はナイロン６が材料として適している。電池パックケース１０２の厚さと表面領
域は電池パックをデザインする時のファクターである。より薄い又は大きな表面
領域を有する電池パックケース１０２は、金属−空気電池セル１０１を通って拡
散する空気の量を増加させることができる。
【０１３２】 より好ましくは、図１８及び１９に示すように、電池パックケース１４４Ａの
空気導入孔１４５は、電池パックケース上のリセス又は溝１４４の垂直の方の表
面（リセスの最も下の部分ではない）に沿って位置する。リセス又は溝１４４は
、水を空気導入孔１４５から離れて導く道筋を提供する。別の形態では、図２０
，２１および２２に示すように、空気導入孔１４６の開口部は、表面上の水を孔
１４６の中に流入させることなく導くくぼみを形成するために電池パックケース
主面１４７より上の方に持ち上げられている。
【０１３３】 別の形態では、図２３及び２４に示すように、吸水性のある材料１４８が電池
パックケース１４９の外側の上に設けられている。吸水性材料１４８は、電池パ
ックケース１４９の主面を覆っている。吸水性材料１４８の空気導入孔１５０は
、電池パックケース１４９の空気導入孔１５１に対応して形成されている。吸水
性材料１４８は電池パックに水の導入は防ぐけれども、電池パックに空気を導入
することはできる。吸水性材料１４８は、ユーザーが握ったり電子デバイスを持
ったりするための電池パックのすべり止め機能を併せもっていてもよい。図２５
及び２６に示すように、液体は外に保ち空気の拡散は可能な、電池パックケース
１５４の空気導入孔１５３をカバーするための電池ガード１５２が使用されてい
てもよい。電池ガード１５２は、好ましくは、空気を通すポーラス疎水性材料で
ある。電池ガード１５２は、必要ではないが、吸水性の物質で構成されていても
よい。電池ガード材料は、金属−空気電池セル１０１から漏れたＫＯＨが電池パ
ックの外に出ないように、ＫＯＨに対する耐性と非浸透性でなければならない。
電池ガード１５２は、シート材料により構成され、電池パックケース１５４の内
部に配置される。
【０１３４】 好ましくは、金属−空気電池セルアッセンブリー（図１２Ａにおいて描かれて
いるサブアッセンブリー１２５のような）は、しっかりと巻かれ、ポーラス材料
により構成されたポケット又はバックに挿入されている。ポーラスサブアッセン
ブリーは、電池パックケースに取りつけられている。サブアッセンブリー全体は
巻かれていても良いし、又は好ましくは、電池セルサブアッセンブリーの異なる
スタックが巻かれていても良い。電池ガードはまた、電池パックケースの空気導
入孔又はスロットに注入することができる材料により構成されていてもよい。電
池ガードは、電池パックに入っている空気を金属−空気電池セルに通過させる一
方、過剰な湿気を吸収する。
【０１３５】 金属−空気電池セル１０１が構成された後、電池セル１０１は相互に接続され
、確実に電池パックケースに取り付けられなければならない。これは分離支持構
造、電池パックケース内で組み立てられる支持構造、又はケースによって別の方
法で支持されている電池セル１０１の使用により可能になる。
【０１３６】 チャージされていない間の酸化亜鉛の形成に因り、金属−空気電池セル１０１
の伸展が可能になったことにより、支持構造は、金属−空気電池セル１０１の形
状の変化に対応して変化できるのに十分、フレキシブルでなければならない。好
ましくは、金属−空気電池セル１０１の形状の変化に対応して変化するために、
支持構造を構成する材料がそれ自身で十分フレキシブルであり、圧縮性があり、
又は構造的に電池セル１０１と干渉しないことである。
【０１３７】 図２７は、電池パックケース（図示していない）の中に多数の金属−空気電池
セル１０１の確実な配置を提供する１つの形態を示す。構造体１５５は、複数の
仕切りを含む。各仕切りはその上に電池セル１０１が固定（嵌め込み固定）され
るプロジェクション１５６を持っている。各金属−空気電池セル１０１が構造体
１５５に配置された後、構造体１５５はしっかりと電池パックケースに固定され
る。
【０１３８】 構造体１５５は、プロジェクション１５６が電池セル１０１の厚さが増加した
時に延びることが可能な材料により作製される。さらに、構造体１５５は、隔離
碍子１５６Ａが、個々の電池セル１０１の幅および長さが伸びたときに、曲がる
ことを可能にする材料により作製される。構造体１５５のプロジェクション１５
６は、電池セル１０１の幅又は長さに沿って伸展を妨げないようにデザインする
ことができる。
【０１３９】 別の形態としては、図２８と図３０に示されているように、カバー１６０Ｃ（
図３０）とベース１６０Ｂとで構成される電池パックケースによって、電池セル
１０１が突起１５９の上に留め金で保持されている。図２９Ａに示すように、電
池セルの２つの層Ｌ１及びＬ２のうち、上層（Ｌ１）は、突起１５９で保持され
、カバー１６０Ｃから延在しており、下層（Ｌ２）は、突起１５９で保持され、
ベース１６０Ｂから延在している。上層Ｌ１及び下層Ｌ２からなる電池セル１０
１のガス交換壁１０４Ｐは、上部プレナム(plenum)１０６Ｕと下部プレナム(ple
num)１０６Ｌが画定されている方向と同じ方向に面していてもよい。また、図２
９Ｂに示すように、別の例として、上層Ｌ１及び下層Ｌ２からなる電池セル１０
１のガス交換壁１０４Ｐは、画定されている単一の下部プレナム(plenum)１０６
Ｑに互いに面していてもよい。後者の場合、電池セル１０１は、カバー１６０Ｃ
の底面１６０Ｓに直接保持される。図３１には、電池セル１０１が電池パックカ
バー１６０Ｃとベース１６０Ｂ上にリッジ１５９によって保持されている別の形
態を示している。
【０１４０】 好ましくは、電池セル１０１用の支持構造としては、量産品が用いられる。具
体的な例としては、図３２及び図３３に示すように、電池セル１０１用の低コス
ト支持構造１６１Ａは、トレー１６１用のリビングヒンジ１６２によって取り付
けられた一対の仕切りトレー１６１を備えたスペーサ形状である。支持構造１６
１Ａは、全体を蒸着(vacuum-forming)によって形成してもよい。各トレー１６１
Ｂは、それぞれの電池セル１０１用の凹部を含んでいる。全体として、２つの層
１６１Ｄと１６１Ｅとの間の分離帯を構成する絶縁体(standoff)１６３が、各ト
レー１６１の底部１６１Ｃに形成されており、それによって、支持構造１６１Ａ
を所定の配置に置いた場合に、電池セル１０１の層１６１Ｄ、１６１Ｅの間にプ
レナム１６４を画定している。各トレー１６１の凹部１６１Ｂは、トレー内部に
閉じた状態で設けられ、漏れた電解液を吸込む吸収体（図示せず）を収納しても
よい。
【０１４１】 電池セル間の分離帯１６１Ｆによって液体、特に電池セル１６１からの漏れた
液体を遮って、電池のショートを防止している。また、分離帯１６１Ｆによって
各電池セル１０１を正しい位置に維持し、他の電池セル１０１と電気的に絶縁し
ている。各電池セル１０１についての分離エリアには、電池セル１０１を正しい
位置に収める留め金(snap-fit)を設ける付設部材(engaging element)又は突起部
（図示せず）を含んでいてもよい。別の形態としては、電池セル１０１を各分離
エリアの背面に密着して配置してもよい。この分離エリアは、埋めこんでもよく
、あるいは開口状態でもよい。
【０１４２】 図３４Ａ及び図３４Ｂを参照する。支持構造２７４は、吸収材２７０を備え、
該吸収材２７０は、上記ケースへ入った若しくは電池セル１０１から漏れた液体
の吸収及び保持を行う。金属−空気電池セル１０１は、電池セル１００のガス交
換壁１０４Ｃ上の空気導入孔１０５が吸収材２７０から隔てられ対向した状態で
、吸収材２７０の上部に置かれる。拡散部２７２は、金属−空気電池セル１０１
の上部に置くこともできる。拡散部２７２は、電池セル１０１における空気導入
孔１０５へ空気（及び例えば酸素）を分配すること、トレー２７１内にそれらを
保持すること、及びケース２７７から分離距離（少なくとも拡散部２７２の厚み
）を維持することを助ける。上部層における電池セル１０１は、多くの孔２７６
を有する壁に隣接しているので、ケースの開口２７６と電池セルの開口１０５の
間の距離は小さい。したがって、ガス交換は、拡散によって行われ、ケース２７
７と電池セル１０１との間隔は、上述した寸法設計ガイドラインによって与えら
れるように大変小さくすることができる。
【０１４３】 仕切られたトレー２７１は、電池セル１０１の底部及び側部を密閉する。ＰＴ
ＦＥのような、通気性があり疎水性のプラスチック層２７３は、接着剤もしくは
他の手段によって、仕切られたトレー２７１の上部側壁に取り付けられ、上記仕
切られたトレー２７１内に吸収材２７０、電池セル１０１、及び拡散部２７２を
密閉する。上記通気性のプラスチック層２７３は、ＫＯＨ若しくは他の液体が漏
れること、若しくはトレー２７１の凹部に導入するすることを防止する。
【０１４４】 支持構造２７４は、電池パックのベース２７５に取り付けられる。空気導入孔
２７６は、電池パックケース２７７に配置される。図３４Ａに示すように、拡散
部２７８は、電池パックケース２７７の内面と、上部層の電池セル２７９の通気
性層２７３との間に位置する。拡散部２７８は、電池パックケース２７７の内側
に取り付けることができる。拡散部２７８は、最小の分離距離を維持することに
よってデッドゾーンを防止する。拡散部２７８は削除することもできる。電池パ
ックケース２７７の空気導入孔２７６は、ケースの壁に最も近い電池セル１０１
の孔１０５にて正確に整列可能である。この場合、電池セル１０１とケースの壁
との間に非常に小さな分離が存在可能である。
【０１４５】 さらに他の形態において、上記通気性のある疎水性のプラスチック層２７３は
、該プラスチック層２７３が伸張状態にないように、仕切られたトレー２７１の
上部側壁に取り付けられる。拡散部２７２、２７８は削除することができ、それ
らの機能は、プラスチック層２７３が電池パックケース２７７の孔２７６を覆わ
ないことを確保するように、電池パックケース２７７の内側の隆起や、リッジや
、柱によって満たされることができる。さらに、プラスチック層２７３が電池セ
ル１０１の空気導入開口１０５を塞がないことを確実にするために、隆起を電池
セル１０１のガス交換壁１０４Ｃに配置することもできる。
【０１４６】 図３４Ｃを参照して、セル３１５のために別の支持体が、分離した又は取着さ
れた一連の小さいトレー３２５からなっている。トレー３２５は、射出成形品か
ら作ることができる。密閉容器を構成するのに、テフロンシートその他の多孔材
料が、トレー３２５の縁部３２２に、超音波溶接などで取着される。テフロンシ
ートがケーシングの外部空気孔と対面する時は、セルは、ケーシングにより所定
場所に保持することができる。テフロンシートがプレナムと対向するなら、セル
は、セル上方のトレー上の（図３４Ｆと図３４Ｇ中３６０で示すような）隔離碍
子よって、又は、プレナムを形成している互いに対向したトレーの間にある隔離
碍子を備えた固定具によって、支持されてもよい。
【０１４７】 図３４Ｄないし図３４Ｇにおいては、セル用に多数の凹部３７５を備えたモジ
ュールトレー組立て物（modular tray assembly ）３３０には単一の連続した外
側の突条３７０を設けてあり、テフロンシート３４５がそこに接着剤又は超音波
溶接（そのアタッチメントが３３５で示してある）などにより取着される。碍子
３６０は、多重のトレー組立て物３３０が、ケーシングの内側に重積できるよう
にしている。碍子３６０は、空気孔の上方にテフロンシート３４５が跨らないよ
うに配置するのがまして好ましい。
【０１４８】 多孔性のテフロンシートは、取り囲まれたトレーの内部にセルを封止すること
により水が入るのを防止するが、しかし、閉じたトレーの外側の空気とセル３１
５との間でガスを交換するのは可能にしている。トレー組立て物内には、電気接
続部材が成形されている。
【０１４９】 図３５において、別の支持体３１０が、いろんな手段で、例えば、射出成形品
として形成されている。支持体３１０は、正確に規定した縁部３１５と各電池セ
ル１０１のための保持器 (retainer)３２０を備えている。各保持器３２０には
、電池セル１０１が所定位置に係合できるように形成した係合突起部３２５があ
る。また、各保持器３２０又は脚部１６５は、それぞれの電池セルを、他の電池
セルないし電池パックケースから分離する隔離碍子としての働きの役割を果たし
ている。各支持体は、所定数の電池セルを収納している。各支持体３１０は、電
池セルの積層を分離する隔離碍子を有し、最小の所要の空間を確保している。各
支持体は、電池セルを所定位置に保持するための係合突起部を備えている。電池
パックケースには、背部１６７が成形されて、図示の所定位置の下層に電池セル
１０１を保持している。
【０１５０】 図３６を参照して、別の実施例は、電池セル１０１の支持を、電池パックケー
スそれ自体の形で行なっている。二段ケースは、電池セル１０１を上又は下の方
向から所定位置に嵌め入れるように突起部又は突出部１６９を備えた縁部１６８
がある。次いで、カバー１７０が縁部１６８上に嵌め入れられ、完全な容器をな
している。別のカバー１７１も、最初のカバー１７０の反対側に、配置されても
よく、電池セル室を完全り取り囲む。空気孔１７２は、電池セル１０１のための
支持体を規定する凹部内に形成されていてもよく、これは、かなりの数の気孔１
７２が使用者の手で覆わて電池セルが窒息することがないように配置することが
できることに注意すべきである。この代わりに、凹状の溝が、空気孔が配置され
たケースの縁部１６８に形成されてもよい。その溝は、通常の平面による閉塞や
電池パックの取扱い中の空気の空気孔への遮断を防止する。
【０１５１】 図３７は、その他の支持体又は空間のデザインを示す。これらのデザインでは
、電池セル１０１は、硬質発泡性の保持器１７６により保持されている。図３７
と図３８に示すが、凹部１７７が電池セル１０１を受止する。電池セル１０１は
、発泡体１７６内で弾性的な係合により保持されても、また凹部１７７の端面に
接着剤で取着されてもよい。即ち、圧入により電池セル１０１を発泡体１７６に
固定して、発泡体を電池パックケース１７８とベース１７９に取着する。発泡体
１７６は、パックケース１７８とベース１７９に接着により取着されてもよい。
電池セル１０１は、互いに対面し、内部プレナム１７９Ａを形成している。発泡
性保持器１７６の可撓性が、電池セル１０１の膨張を受容する。これに代えて、
図３９と図４０に示すように、電池セル１０１は、直接に発泡体１７３に取着さ
れてもよい。そこで、発泡体１７３は、電池パックケース１７４と電池パックケ
ース１７５とに取着される。さらに、発泡体は、電池パックから又はパックへの
漏れを制御する吸収材料から、又は、これと一体に形成されてもよい。
【０１５２】 付加的な実施例として電池パック内での内部回路あるいは外部部品が、電池パ
ックの充電を妨げている。その代わりに、電池パックないの内部回路が、電池セ
ルに制御した速度で充電するのを制限してもよい。電流制限装置が備えられて、
電流を許容可能なレベルに制限する。その閾値は、電圧の検知により制御される
。連続的な電流は遮断され、パルス電流は可能である。
【０１５３】 図４１は、電池パック１８１の外側に接続された電池スイッチ１８０を含む付
随的形態を示している。スイッチ１８０は、オンとオフの位置に移動し、オンの
位置では、一次電池（不図示）を電話１８２に接続し、オフ位置では、一次電池
を遮断する。また、スイッチ１８０は、一次電池がオンの位置に入れたときには
、電話機１８２がハンドフリー装置、例えば自動車中の装置との接続を防止する
ようにしてもよい。一次電池をオフ位置に入れたときは、スイッチ１８０は、ハ
ンドフリー装置への接続を可能にする。これに代えて、充電池１８３が含まれる
。充電池は、電話機１８２に接続でき、このとき一次電池は遮断される。充電池
１８３は、一次電池を切ってハンドフリー装置内に置いたときにセルラー電話機
に電源を供給するものである。
【０１５４】 図４２において、ＤＰＳＴスイッチ２２５は、端子２５０を金属−空気電池セ
ルと、電流制限器２５６を通して又は直接に選択的に接続する。端子２５０は、
負荷か充電用電源かのいずれかに接続されていることを前提にしている。電流制
限器２５６は、抵抗器などの単純な電流制限器や、あるいは、時間蓄積電流（全
電荷）に基づいて抵抗を増加させるような高性能な電流制限器でよい。電流制限
器２５６は、金属−空気電池セル２４５が漏れを生じさせるほど充電されるのを
防止する。この代わりに、電流制限器は除かれてもよい。スイッチ２５５は、電
圧検出器２７０２より動作し、電圧検出器は、実測電圧が閾値電圧を越えるとき
に検出電圧を基準電圧と比較することができる。充電器が接続されると、その電
圧は閾値電圧を越えているであろう。この代わりに、検出器２７０は、急激な電
圧変化、あるいはインピーダンスの変化を検知して充電器への接続を知らせるよ
うにしてもよい。検出器が充電器への接続を表示すると、スイッチ２５５が、機
械的なインターロックその他の方法で、もしあれば、電流制限器を通して、金属
‐空気電池セル２４５に接続する位置に置かれる。検出器が充電器との遮断又は
、負荷との接続を表示すると、スイッチ２５５は、金属‐空気電池セル２４５へ
端子に直接接続する位置に置かれる。さらに別に、付加的な電池（不図示）が備
えられて、金属‐空気電池セル２４５が端子２５０から遮断されて他の外部電源
が接続されない期間中に電話へ電力を維持するすることもできる。このような電
池は、小型の充電池でよく、端子２５０に直接接続されてもよく、充電電圧が端
子２５０を通じて供給される時に充電され、負荷が端子２５０を通じて提供され
たときに放出する。
【０１５５】 図４３を参照して、ＤＰＳＴスイッチ２２５が、端子２５０を金属−空気電池
セル２４５と、電流制限器２５６を通して又は直接に選択的に接続する。端子２
５０は、負荷か充電源のいずれかに接続されていることを前提にしている。電流
制限器２５６は、抵抗器などの単純な電流制限器や、あるいは、時間蓄積電流（
全電荷）に基づいて抵抗を増加させるような高性能な電流制限器でよい。電流制
限器２５６は、金属−空気電池セル２４５が漏れを生じさせるほど充電されるの
を防止する。この代わりに、電流制限器は除かれてもよい。スイッチ２５５は、
ブロック２６５により示すようなハンドフリーアダプターポートカバー(hand-fr
ee adapter port cover)により作動されるようにしてもよい。ハンドフリーアダ
プターポートカバーがアダプターカバーへの近接を遮断する位置に置かれたとき
、スイッチ２５５は、インターロックその他の方法で、端子２５０を金属−空気
電池セル２４５に直接接続する位置におかれる。ハンドフリーアダプターポート
カバーがアダプターポートに近接することができるときは、スイッチ２５５は、
もしあれば電流制限器を通じて、金属−空気電池セル２４５に接続する位置に置
かれる。さらに別に、付加的な電池（不図示）が備えられて、金属‐空気電池セ
ル２４５が端子２５０から遮断されて他の外部電源が接続されない期間中は、電
話へ電力を維持するすることもできる。このような電池は、小型の充電池でよく
、端子２５０に直接接続されてもよく、充電電圧が端子２５０を通じて供給され
る時に充電され、負荷が端子２５０を通じて提供されたときに放電する。
【０１５６】 図４４を参照して、ハンドフリーの状況で使用される別の実施例において、セ
ルラー電話２９０は、差込口２９１を有して、スライドスイッチ機構２９３を備
えた電池パック２９２に取着されている。電池パック２９２もシャッター２９４
を備えている。
【０１５７】 ハンドフリーの状況下では、セルラー電話２９０は、差込口２９１を通じて差
込みコネクター（不図示）に接続される。多くのハンドフリー状況では、差込み
コネクター（不図示）が、セルラー電話を分離したマイクロホン、アンテナ、及
びスピーカーと接続する。セルラー電話利用者は、セルラー電話を保持すること
なく電話の操作をすることができ、それで、ハンドフリーの状況にできる。多く
のハンドフリー状況では、差込口（不図示）もまた、セルラー電話に電話機を動
作させるための電力を供給することもでき、電池パックの必要を省くことができ
る。ある場合には、差込みコネクターは、電話に取り付けた二次電池を再充電す
ることができる。
【０１５８】 然しながら、電池パックを充電しようとすると、電池パック内に収容された電
池セルの寿命が短くなることがある。大抵の金属‐空気電池セルは、再充填でき
るようには設計されていない。
【０１５９】 電池パック２９２に取り付けたスライディングスイッチ機構２９３は、電池パ
ック内の電池セルが、偶然に「再充電」されることの蓋然性を低下させるもので
ある。スライディングスイッチ機構２９３は、電池パック２９２のシャッター２
９４が開くか閉じるかに連動して、シャッターとの連動手段として働く。電池パ
ック２９２の差込口２９１が、差込みコネクターに取り付けられると、差込みコ
ネクターは、セルラー電話に電力を供給する。もう１つの実施例は、成形体が、
差込口に送入されて、利用者が再充電用差込みコネクターを電話に取着するのを
防止するものである。
【０１６０】 図４５を参照して、スプリング２９６により所定位置に保持されたボタン２９
４が、スイッチ２９５が溝（不図示）に沿って摺動するのを防止している。スイ
ッチがこの位置にあると、電池パック２９２は、セルラー電話２９０から電気的
に遮断されている。ついで、セルラー電話２９０のその差込口２９１は、差込み
コネクターに接続することができる。次いでシャッター２９４が閉じる。電池パ
ック２９２の遮断は、電池パック２９２内に収容の電池セル１０１が偶発的に再
充電するのを防止する。シャッター２９４を閉じると、電池セルの乾燥する速度
が低くなる。
【０１６１】 図４６を参照して、スイッチ２９５は、摺動して差込口をカバーし、差込みコ
ネクターが差込口に接続するのを妨げる。スイッチの摺動は、ボタン２９４を押
すと同時になされる。スイッチが図示の位置にあると、シャッター２９４は開い
て、電池パック２９２は電気的にセルラー電池に接続される。
【０１６２】 付随的実施例について、図示していないが、電力は、電池パックに直列のダイ
オードを通して供給され、ダイオードは充電電流が電池セルに供給されるのを防
止している。ある実施例では、最大ダイオード電圧降下は、２Ａで０．３５Ｖで
ある。ダイオードの定格は、ＧＳＭ電流プロフィル２Ｘ０．２Ａに近い必要があ
る。２年貯蔵寿命の後と５０時間動作の後のダイオードの破損率は、１００００
０分の１以下であろう。これに代えて、オーディオ（例えば、信号音）やビデオ
（例えば、閃光）の装置が電池パックに接続することもでき、電池パックへの不
注意な充電があったときに、利用者に警報を発する。
【０１６３】 図４７を参照すると、別の実施例においては、電池パック２９９がセルラー電
話に取り付けられた充電池３００に取り付けられている。電池パック２９９が、
充電池３００に取着されていると、電池パック２９９は、セルラー電話機に電力
を供給し、充電可能電池を再充電する。電池パック２９９は、ラッチ機構（不図
示）により充電池３００に取着される。あるセルラー電話／充電池の配置におい
ては、充電池の代わりに、電池パック２９９をセルラー電話に接続する必要があ
る。
【０１６４】 セルラー電話利用者は、電池パック２９９を充電池３００に取着し、セルラー
電話３０１を操作し、充電池３００を充電し、再充電が完了したとき電池パック
を充電池から切り離す。そこで、セルラー電話３０１は、充電池３００からの電
力で動作させることができる。
【０１６５】 上述の利点以外にも、この実施例には、電池パック３００は、セルラー電話を
握持しやすくするという人間工学的利益もある。充電池３００と電池パック２９
９との組合せもまた、別の利益をもたらす。その組合せは、セルラー電話３０１
に、その充電池３００又は電池パック２９９単独では供給できない一時的に高い
電力を供給できる。突然の高い電力は、セルラー電話のベルが鳴る時に必要であ
る。
【０１６６】 図４８において、制御回路の概略図は、直列に、補助電池セル３０３と、制御
ユニット３０４と、電流計３０５と、電圧計３０６と、２つのスイッチ３０７、
３０８とを接続した多数の金属‐空気電池セル３０２を示している。金属‐空気
電池パックのためのこの制御ユニットは、電子装置利用者が、不慮に電池パック
（不図示）を充電するのを防止するものである。制御回路もまた、電力が必要な
ときに補助電池セル３０３を通じて補助電力を供給するものである。制御回路は
、電流計３０５と電圧計３０６を通じて回路を流れる電流と電子装置の電圧を測
定する。制御ユニット３０４は。信号を出力３０４Ａに送り、どのシャッターの
開閉、電池ケースの開閉、電池パックにガスを積極的に供給するのに必要なとき
のファンの動作、を制御する。１つ以上の電池セル３０２、３０３が、スイッチ
３０７、３０８を介して回路から遮断することができる。スイッチ３０７、３０
８は、制御ユニット３０４からの信号に応じて回路を開閉し、制御ユニット３０
４は、電流計３０５と線圧計３０６及び／又は電子装置からの信号に基づいて信
号をスイッチ３０７、３０８に送る。
【０１６７】 制御回路は、動作の三つのモード、即ち、オフモード(off mode)、ローモード
（low mode)及び ハイモード(high mode)がある。制御ユニット３０４は、違っ
たモードに回路を切り替える。回路がオフモードであるときは、両スイッチ３０
７、３０８は開いて、電池セル３０２と３０３は、電子装置から電気的に遮断さ
れる。回路がローモードであれば、スイッチ３０７が閉じて、スイッチ３０８が
開き、電池セル３０２を電子装置に接続する。回路をハイモードにすれば、スイ
ッチ３０７が閉じて、スイッチ３０８が閉じ、電池セル３０２と３０３が電子装
置と接続される。
【０１６８】 制御ユニット３０４が正規の放電とは逆方向の電流の流れを感知すれば、制御
ユニット３０４は回路をオフモードに切り替える。反対方向の電流は、利用者が
、電池パックを再充電しようとしていることを示している。電池セル３０２、３
０３の再充電を防止するためには、制御ユニット３０４は、スイッチ３０７と３
０８を開いて、制御回路を開き、電池セル３０２、３０３を通る電流を止める。
【０１６９】 電圧計が電子装置の間にゼロの電圧を感知し、回路がオフモードであれば、制
御ユニット３０４は回路をローモードに切りかえる。電子装置のゼロ電圧は、電
子装置が充電装置から遮断されていたことを示す。電子装置の電圧が、３０秒以
上の時間で、約４．５Ｖないしはそれに代わる上側動作電圧であるときは、制御
ユニット３０４は、回路をローモードに切り替える。電子装置の電圧が３．６Ｖ
以下に降下しているかあるいは下側動作電圧であると、制御ユニット３０４は、
回路をハイモードに切り替える。電子装置の特別の電力条件に従って、上側と下
側の動作電圧を利用することもできる。
【０１７０】 本発明を実施するためには必ずしも必要ではないが、好ましくは、回路は、電
子装置の電力推奨値に従って量的制限を含むように形成される。例えば、通常の
セルラー電話では、スイッチング時間が０．５μ秒以下が好ましい。ハイモード
とローモードの切り替えは、最初開いたスイッチを閉じて、閉じていたスイッチ
を開くのがよく、それにより、電子回路が、スイッチング過程で、遮断されるこ
とがなくなる。さらに、スイッチ３０８間での電圧降下は、２Ａで２０ｍＶを越
えないで、また、スイッチ３０７での電圧降下が、０．３Ａで５０ｍＶを越えな
いことが好ましい。制御ユニット３０４は、信号を出力３０４Ａに送り、シャツ
ター機構を開き、電池ケースを広げ、あるいは、平均電流が２０秒以上にわたっ
て０．２Ａを越えるときはファンを回転させる。これは、高電流を要求する期間
に適切な空気の供給を保証するものである。同様に、制御ユニット３０４は、シ
ヤッターを閉じ、ケースを縮小し、あるいは、２０秒以上にわたり０．１Ａ以下
の電流の時は、ファンを停止する。
【０１７１】 別の実施例では、図示しないが、電池パックは、電池パックの電気回路と接続
して電池パックの電圧を制御するようなスイッチを備えている。異なった電子装
置が、いろいろな電圧で動作するので、１つの電池配置は、極く限られた数の電
子装置のみに適するようになされている。
【０１７２】 スイッチは、変圧器に接続することができ、これは、出力電圧を所望の電圧に
変換する。そのスイッチは、電池パックの外面上に配置でき、電池パックの購入
者は、そのスイッチを電子装置の電圧推奨値に適合できるように設定することが
できる。
【０１７３】 別の実施例では、スイッチは、図４８の実施例に類似の電気配線図の制御ユニ
ットに接続してもよい。そのスイッチは、動作電圧を決定し、その動作電圧で制
御ユニットが１つ以上の補助電池セルと接続又は遮断のいずれかをする。
【０１７４】 上記及び下記の各種の実施例は、１つ以上の電池セルの一つの層により定まる
平面に近接する空間に、酸素を取り込む電池セル表面と一致する面（これを酸素
捕獲面という）を備えていることに注意すべきである。ある電池セルは、一つ以
上の平面を有し、その表面は、曲面でないという理由はないし、あるいは、区分
的に曲面で区分的に平面である筈だという理由もない。その空間は、この表面か
ら電池セルの別の層に跨っていてもよいし、その面とケース壁面、仕切り板、他
の障害物とに跨ってもよい。ここに議論した実施例において、空間は、ケース中
の気孔や、多孔性ないし通気性の材料のような他の境界面を介して、外部雰囲気
と連通している。その空間は、「プレナム（plenum）」、「コンジット(conduit
)」、あるいは別の適当な用語で、色々と特徴付けられている。
【０１７５】 前述のように、酸素が酸素捕獲面を介して電池セルの表面に到達する過程は、
体積流れ（bulk flow）又は拡散あるいは両者の組み合わせで駆動されてもよい
。体積流れは、自然対流、周辺環境での空気流れ、あるいは、電力供給された付
属機器の運動によって起こり得る。自然対流は、機器からの熱、利用者の身体か
らの熱により、電池セルそれ自体の熱により、あるいはも冷たい環境から暖かい
環境の間の移動などの非定常な過程により、駆動されてもよい。
【０１７６】 酸素が電池パックケースから規定の空間を経由して、酸素捕獲面に所望の速度
で移動するプロセスは、拡散によってほぼ完全に駆動される。そのような状況は
、例えば、周囲の空気が静止しあるいは電池が固定されているとき、流速が低い
（電池と機器の熱出力が小さい）場合に存在し得る。そのプロセスは、電池パッ
クと周辺空気とに温度差があって周辺空気が動く状況では、規定の空間を通して
空気の体積流れにより律速され得る。
【０１７７】 所定の空間の最小の幅を備えるのが、規定の空間を通る空気の体積流動律速輸
送と同様に、ガスの拡散律速輸送の状況下で重要である。拡散律速輸送のもとで
、分圧の勾配が拡散を駆動する。空間の幅は、ケース開口部から離れた電池セル
気孔でゼロでない勾配が存在するならば、重要である。即ち、規定の空間が狭け
れば、ケース開口部に近い電池セル気孔は局部空間全体の分圧を、ケース開口部
から離れた気孔を窒息させる分圧に非常に近いレベルにまで駆動するであろう。
【０１７８】 所定の空間の最小の幅を規定するのは、気体の体積流れ律速輸送の条件で重要
である。この場合、空間は、流れの経路と考えることができ、十分な幅があれば
、必要な酸素供給速度のための抵抗は十分に小さい。
【０１７９】 現実には、上記の最小の間隔が存在することがわかっている。酸素供給は、体
積流れと拡散との組み合わせに起因していると考えられる。ある場合には、ケー
ス中の自由開口部と空間の最小寸法とにより、適切な酸素供給が行なわれること
が知られている。
【０１８０】 金属‐空気電池セルには、それが電子装置に電気供給しないとき、即ち、セル
が遮断されているときでも、少量の酸素が必要である。酸素が奪われたセルは、
電池が活動して電流が必要なときにも停止しているように見える。酸素に触れて
から電池が完全に機能するまでに数分を要することがある。他方、電池に酸素源
を豊富に供給するのは、電池が乾燥するか不要な放電をするので好ましくない。
【０１８１】 このことは、実装上の問題を提起している。その解決策は、無負荷の電池に必
要な酸素最小要求量を満たすにちょうど十分になるように換気を制限するような
方法で電池を実装することにある。これは、亜鉛‐空気ボタン電池では、セル中
の気孔に多孔性テープを被せて、セルをガスが環境空気と交換可能な容器中に実
装することにより実現できる。このことは、本明細書で述べたような電池パック
について、非常に実用的ではない。
【０１８２】 二酸化炭素（ＣＯ２）に曝されると、金属‐空気電池セルの性能は悪影響を受
けることがある。二酸化炭素は、セルの電解質に接触すると、電解質と結合して
、炭酸塩を作る、炭酸カリウムは、電解液の導電性とアルカリ性を減じて、セル
分極特性が低下したセルする。さらに、炭酸カリウムは、空気電極中に気孔に炭
酸塩結晶を沈澱させることがあり、漏れを生じて、さらに、空気電極の寿命を縮
める原因になる。電解液中の炭酸縁が存在すると、電池セルの電圧が下がり、全
般的な故障を生じさせることがある。
【０１８３】 環境空気は、約４００ｐｐｍのＣＯ２を含み、ＫＯＨ（電解質）と反応して、
炭酸カリウムを生成する。 ２ＫＯＨ＋ＣＯ２＝Ｋ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ
【０１８４】 雰囲気条件との接触の問題の解決策は、保管中は、電池パックケースを密閉し
たプラチック容器に入れることである。図４８Ａを参照して、非通気性容器５０
０は、通気性のステッカー５１０で覆われた孔５０５を備えている。容器５００
は、０．５ｍｇ／Ｈ２Ｏ／ｄａｙ／３００ｃｍ２より低い透湿性の材料から構成
されている。孔５０５の寸法と、ステッカー５１０の材料特性は、この実施例の
透湿度が３ｍｇ／Ｈ２Ｏ／ｄａｙ／３００ｃｍ２未満である。通気性のステッカ
ーは、亜鉛腐食により生じた水素ガスを透散させ、酸素を所要の最低速度で容器
中に取入れることができる。
【０１８５】 この代わり、ステッカーは、穿孔した孔を有する通気性のフォイルに代えても
よい。孔は、ガス交換の手段を提供するものである。フォイルが損傷を受けない
ように、フォイルは、容易には破けないような、たとえば、フォイル積層体など
の材料で作るべきである。フォイルは、容器に、接着剤、溶剤、又は熱シールに
より取り付けることができる。この容器の有利な構成の１つが電池セルの乾燥を
抑制することであるから、フォイルと容器のとの間の密閉は、強固で、永久的で
、且つ、耐水性がある。別の実施例では、材料の通気的性質に依存するが、容器
の一部を通気性材料で形成して、ステッカーやフォイルの必要を省くことができ
る。
【０１８６】 上述のように、容器中のＣＯ２の存在を低減するために、洗浄器を電池パック
と共に実装してもよい。例えば、ＣＯ２洗浄剤を含む小袋、パッド、小板、その
他の部材を容器中に電池パックと共に配置することができる。この小袋は、通気
性の材料、例えば、不織布、ガス透過膜、又は網から作ることができる。洗浄剤
は、水を吸収しないものがよく、蒸気の吸収はセルを早期に乾燥させるからであ
る。適当な材料の例として、Ｃａ(ＯＨ)２ 、Ｍｇ(ＯＨ)２ やＺｎＯ又はソ
ーダライムなどである。洗浄剤は、色々な方法で実装されてもよい。例えば、洗
浄剤は、ペレットに形成され、あるいは、担持体中に包含又は浸透されても、あ
るいは、電池パック容器内に直接にセル上ないしパック内面の上のコーティング
として最終的には分割した形で、配置されてもい。ＣＯ２洗浄剤は、セルの構成
要素またはそのパックケースの要素中に組み込まれてもよい。
【０１８７】 図４９において、電池パック４１０は、半透過性プラスチックの包み４０５中
に収容され、さらに、外側プラスチック容器４２０に収容されている。半透過性
のプラスチックの包み４２０は、接着剤、化学溶剤、熱シールなど通常の技術で
シールされる。外側容器４２０は、プラスチックカバー４２５と底板４３０とを
備えた通常の型の表示用容器である。底板４３０は、孔があって、空気が容器内
部と交換可能にされている。電池パック４１０からの蒸気が容器を透散する速度
は、孔４４０の寸法、底板４３０の多孔度又は通気度、及び包み４０５の通気性
の変化により変わる。包み４０５は全体にわたって適度な通気性で、又は、それ
が取着される小さな透過性部部と共に大きな透過性とすることができることに注
意すべきである。それに変えて、包み４０５は、上述した特性を幾つか備えてい
てもよい。例えば、包みには、ステッカーが取着された開口部があってもよい。
さらに、外側容器４２０は、乾燥を少なくするための構成を含んでよい。ＣＯ２ 濃度を下げるために、ＣＯ２洗浄剤の小袋は、半透過性の包み４０５内に、又は
、包み４０５と外側容器との間に、あるいはその両方に、入れてもよい。
【０１８８】 図５０においては、図４９の実施例と同様の実施例であるが、電池パック４１
０は、包み４０５を用ないで、底板４２２に開口部４２４を備えた容器４２２内
に収容されている。容器４２２は、通気性フィルム４２７で覆われた開口部４２
４を除いて、完全に非通気性である。開口部４２４の寸法、及び又はそれを覆う
フィルム４２７の材料性質を調整して、ガス置換速度を制御することができる。
即ち、その速度は、電池パックに要求される最低電圧を規定するに必要な最小酸
素を可能にするように調整される。事実、ガス交換が生じるフィルム４２７の面
積は、開口部４２４の寸法を調整するか、又は、フィルム４２７に違った材質を
使用することにより、正確に調整することができる。
【０１８９】 図５０の実施態様は、パッケージ４２２の厚紙支持体上の開口部４２４を有す
るパッケージを示しているけれども、パッケージ４２２の開口部は、代わりにパ
ッケージ４２２の他の部分に設けることもできる。さらに、ガス透過性フィルム
は、ガスの交換を必要最小限に限定する大きさに作られた小さな(計測）孔を有
するガス非透過性材料に替えることもできる。ＣＯ２浄化剤の袋をパッケージ４
２２内に置くこともできる。
【０１９０】 他の実施態様において（不図示）、ステッカーが電池ケースの空気孔や溝を覆
うために使われる。ステッカーを剥いだとき、孔は未封鎖の状態となる。ステッ
カーは、剥いだ後に電池パックケースにのりの残留物を残さない接着剤を使う。
【０１９１】 次の実施例は、本発明の利用説明である。これらの実施例は、発明の範囲を制
限することを意味するものではなく、単に、特定の実施態様の実施例である。
【０１９２】 実施例１． ４つの使い捨て型亜鉛−空気電池セルを内包する電池パックは、図２Ａ−５Ａ
の実施態様に似ており、ノキア ６１００（Nokia 6100）又はノキア５１００（
Nokia 5100）の携帯電話に電力を供給し、１６時間通話時間又は８００時間待機
時間までを提供する。電池パックの名目上の電圧は５．６ボルトであり、作動電
圧は３．６ボルトである。電池と送受話器のインタフェースは、電池パックが入
れ替えることを意図されたノキア電池のものと類似している。電池パックデザイ
ンは、電池の取付け及び取外し若しくは電池と電話機との間の好ましい電気及び
電子接続に関し、送受話器製造者の推奨するもの全てに一致する。
【０１９３】 亜鉛−空気電池セルは、２つの電池セルの二層にそれぞれ配列される。底部層
において、電池セルの空気孔は層の間のプレナムに面している。最上部電池セル
の空気孔は電池パックケースの主表面に面している。電池セルの二層の間の間隔
は３．５ｍｍである。最上部電池セルと電池パックケースの内側主表面との間の
距離は、少なくとも０．５ｍｍである。
【０１９４】 電池パックの固定装置は、電池セルを、それらの間に定められた間隔をおいて
、指定された位置に保持する。電池セル固定装置は、２つの電池セル層の間の３
．５ｍｍプレナムにおける空気流を制限しない。同様に、電池セル固定装置は、
電池セルの上部層と電池カバーとの間の０．５ｍｍ間隔における空気流を制限し
ない。また、電池セル固定装置は多くても５％の開口領域しか塞がない。電池セ
ル固定装置は、電池セルの間の接触を、防止する。そのような接触はショートの
原因となりうるからである。電池セル固定装置は電池組立を容易にするように設
計されている。
【０１９５】 電池セルの間の電気接続は、スポット溶接された母線（bus bars）又はハンダ
付け銅ワイヤー又は他の好適な装置（デバイス）であってよい。一つの電池セル
（第１）の負極（空気孔の無い側）は、電池セルに溶接された母線スポットにハ
ンダ付けされた銅ワイヤーによって、電気接触板の負接触子に接続されていてよ
い。もう一方の電池セルは、絶縁されたスポット溶接母線によって、直列に接続
される。絶縁は、母線と同じ電池セルの他極との間のショートを防止する。直列
の電池セルの最後のものの陽極（空気孔のある側）は、電池セルに溶接された母
線スポットにハンダ付けされた銅ワイヤーによって、電気接触板の陽接触子に接
続されていてよい。好ましくは、母線は、空気孔を塞ぐべきではなく、電池セル
の間の空間の空気流を妨害すべきではない。
【０１９６】 電池パックケースのそれぞれ反対側に設けられたスロットは、電池パックケー
スの空気孔の代わりに、又は共に使用され、空気導入スロットは、電池セルの二
層の間の空間に面している。空気導入スロットの総開口部面積は、片側あたり１
５０ｍｍ２より、全電池パックケースで３００ｍｍ２より広い。スロットは、電
池パックケースの空気孔のある側の凹部表面に設けられている。スロット領域が
（ユーザの手により又はケースによって）部分的に覆われるとき、凹部領域は、
空気が流れたり拡散できる空間を提供する。
【０１９７】 ごみや液体はもちろんのこと、小さな物体はスロットや他の空気導入孔を通っ
て電池パックに侵入できる。電池ガードは、孔やスロットを覆い、空気を入れる
一方で小さな物体や液体を入れない多孔性材料から構成される。電池ガードは、
好ましくは内側から孔やスロットを覆う材料のシートから構成される。そうでな
ければ、電池ガードは孔やスロットに注入される。電池ガード材料は疎水性で、
空気を通すために８０％より大きい多孔性を有する。電池ガード材料は、また、
ＫＯＨに対して耐性があり不浸透性である。加えて、電池ガードの最終的な色は
、電力を供給される特定の電気装置の色に合わせるべきである。
【０１９８】 電池の使用中、酸素消費は、ユーザが話しているときの大きな量から、電話が
待機状態にあるときの非常に少量に変化する。スロットや孔等の開口部のカバー
は、要求される消費量に必要な開口面積に合う電気機械システムに組み入れるこ
とができる。
【０１９９】 電池セルは、ゲル化ＫＯＨ水溶液を含む。電池セルは漏らすべきではないけれ
ども、電池が極限な大気の状況や使用状況にあるときに少量の溶液が流出する。
そのような洩れを電池パック内に含むために、吸収材料を使うことができる。吸
収材料は、電池パックケースの内側に適切に配置されることが必要であり、１ｃ
ｃ溶液の洩れを含むことができる。吸収材料はまた、ゲル化剤及び中和剤を含む
ことができる。
【０２００】 実施例２． 標準フィリップス(Philips)社製電話を一部改造し、５つの直列接続で、プリ
ズマティック亜鉛−空気電池セルを含むサブアセンブリに適合させた。電池セル
は、３つの電池セルを第１積層体、２つの電池セルを第２積層体に配列し、各電
池セルは２．５Ａｈの容量を有する。個々の電池セルの大きさは約４６×２７×
４ｍｍであり、それぞれ約９−１０ｃｍ２の空気電極表面面積を有する。サブア
センブリ内の電池セルは、各電池セルへの適した空気導入を確実にするために間
隔を置いて配置された。この電池パックの配置とこの空気入口デザインで、電話
は頻繁な切断を起して不完全に作動した。
【０２０１】 前述の穿孔に加えて、電池パックケースの片側側面に丸い孔を空けると、電話
は切断せずに満足のいくように作動した。
【０２０２】 この電話をアナログプロファイル条件下で、０．９Ｖの節電となる４７０ｍＡ
の定電流で試験したところ、合計で約３４０分が得られ、約２．５Ａｈの容量に
等しい。
【０２０３】 亜鉛−空気電池セルの開放回路電圧（ＯＣＶ）は約１．４Ｖである。個々の亜
鉛−空気電池セルの使用に適する作動電圧は、放電の延長により１．２−０．９
Ｖである。
【０２０４】 本発明は、金属-空気電池セルサブアセンブリを収容するためのくぼみを有す
る次のような全ての電話に適用することができる。
【０２０５】 これらの電話はアナログモードで作動するものもあれば、デジタルモードで作
動するものもある。同じ電話モデルがヨーロッパではアナログで、アメリカでは
デジタルであり、その逆の場合もある。典型的なセルラー電話アナログモードは
、０．４７Ａの電流を起すが、それは場所によって変化する。多くの異なるデジ
タルプロファイルがある一方で、典型的なものは、作動サイクル中に平均で０．
２５−０．３０Ａを起す。
【０２０６】 実施例３． 標準モトローラマイクロタック(Motorola Micro Tac：登録商標)セルラー電話
を一部改造し、６つの直列接続で、角柱状亜鉛−空気電池セルを含む電池パック
に適合させた。電池セルは、それぞれ３つの電池セルの二層に配列され、各電池
セルは２．５Ａｈの容量を有する。パックは、電話の内部に続く壁に隣接して位
置するようにした。個々の電池セルの大きさは約４６×２７×４ｍｍであり、そ
れぞれ約９−１０ｃｍ２の空気電極表面面積を有する。パック内の電池セルは、
各電池セルへの適した空気導入を確実にするために間隔を置いて配置された。電
池パックケースには、表面全体に、多数の孔を開けた。この電池配置とこの空気
入口デザインで、電話は頻繁な切断を起して不完全に作動した。
【０２０７】 前述の穿孔に加えて、電池パックの両側壁に丸い孔を開ける及び／又は約２ｍ
ｍ幅のプラスチックストリップを電池パックの全長（約１０ｃｍ）に沿って除く
及び／又は幾つかのより小さなストリップを電池パックの両側面から除くと、電
話は切断せずに満足のいくように作動した。
【０２０８】 これらの電池パックをアナログプロファイル条件下で、０．９Ｖの節電となる
４７０ｍＡの定電流で試験したところ、合計で約３４０分が得られ、約２．５Ａ
ｈの容量に等しい。
【０２０９】 亜鉛−空気電池セルの開放回路電圧（ＯＣＶ）は約１．４Ｖである。亜鉛−空
気電池セルの使用に適する作動電圧は、放電の延長により１．２−０．９Ｖであ
る。
【０２１０】
【０２１１】 これらの電話はアナログモードで作動するものもあれば、デジタルモードで作
動するものもある。同じ電話モデルがヨーロッパではアナログで、アメリカでは
デジタルであり、その逆の場合もある。典型的なセルラー電話アナログモードは
、０．４７Ａの電流を起すが、それは場所によって変化する。多くの異なるデジ
タルプロファイルがある一方で、典型的なものは、作動サイクル中に平均で０．
２５−０．３０Ａを起す。
【０２１２】 本発明は前述の実例となる実施態様の細部に制限されるものではなく、また、
本発明が、それ自身の精神や基本的な特性から離れずに、他の特定の様式で実施
してもよいことは、当業者にとって明白なことであろう。よって、本実施態様は
、全ての点で、実例として考慮され、制限的なものではなく、本発明の範囲は、
前述の説明によるというよりは付加されたクレームによって示されているもので
あり、全ての変化は、クレームと同等の意味や範囲内で起る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 角柱状金属−空気電池セルの斜視図である。
【図２Ａ】 図３に示す電池パックの断面図である。
【図２Ｂ】 電池パックのベースに取りつけられた電池セルの平面図である
。
【図３】 電池パックの平面図である。
【図４】 電池パックの側面図である。
【図５Ａ】 図４に示す電池パックの断面図である。
【図５Ｂ】 バルク空気流を準備するのに助けとなる内部のプレナム設計を
示す理想的な電池パックの構造の簡略断面図である。
【図５Ｃ】 停滞空間を含む内部プレナム設計を示す電池パック構造の簡略
断面図である。
【図５Ｄ】 電池セル空気導入開口部が電池パックケース中の開口部と整列
された設計を示す理想的な電池パック構造の簡略断面図である。
【図６Ａ】 電池パックケースの空気導入開口部の断面図である。
【図６Ｂ】 電池パックケースの空気導入開口部の断面図である。
【図６Ｃ】 電池パックケースの空気導入開口部の断面図である。
【図７】 電池パックの長さ方向の端部に空気導入孔が設けられた電池パッ
クの断面図である。
【図８】 電池パックの長さ方向の端部に空気導入孔が設けられた電池パッ
クの側面図である。
【図９Ａ】 図１１の長軸に沿った断面を示す電池パックの断面図である。
【図９Ｂ】 図１１の短軸に沿った断面を示す電池パックの断面図である。
【図１０】 電池パックの側面図である。
【図１１】 電池パックの平面図である。
【図１２Ａ】 電池パックおよび取りつけられた電話の分解図である。
【図１２Ｂ】 図１２Ａに示された電池パックおよび形態電話の断面図であ
る。
【図１３Ａ】 電池パックの側面図である。
【図１３Ｂ】 図１３Ａに示された電池パックの断面図である。
【図１３Ｃ】 図１３Ｄに示された電池パックの断面図である。
【図１３Ｄ】 電池パックの側面図である。
【図１３Ｅ】 電池パックの断面図である。
【図１４Ａ】 電池パックおよび取りつけられた電話の側面図である。
【図１４Ｂ】 電池パックおよび取りつけられた電話の側面図である。
【図１４Ｃ】 電池パックおよび取りつけられた電話の側面図である。
【図１４Ｄ】 図１４Ｃに示された電池パックおよび取りつけられた電話の
断面図である。
【図１４Ｅ】 図１４Ｃに示された電池パックおよび取りつけられた電話の
他の断面図である。
【図１５】 複数のリッジを有して、電池パック内の空気導入孔から最小距
離でさえぎる電池パックケースの斜視図である。
【図１６】 複数のチャンネルを有して、電池パック内の空気導入孔が不注
意に遮断されることを防止した、電池パックケースの斜視図である。
【図１７】 複数のチャンネルを有して、電池パック内の空気導入孔が不注
意に遮断されることを防止した、電池パックケースの斜視図である。
【図１８】 複数のチャンネルを有する電池パックケースの斜視図である。
【図１９】 図１８に示された空気導入孔の分解図である。
【図２０】 電池パックの平面図である。
【図２１】 図２０に示された電池パックの断面図である。
【図２２】 図２２は、図２０に示す電池パックを示す別の断面図である。
【図２３】 図２３は、図２４に示す電池パックを示す別の断面図である。
【図２４】 図２４は、電池パックの外側に吸収性の材料をつけた電池パッ
クを示す斜視図である。
【図２５】 図２５は、電池パックの上面図である。
【図２６】 図２６は、図２５に示す電池パックを示す断面図である。
【図２７】 図２７は、電池セルを取り付けた支持構造を示す斜視図である
。
【図２８】 図２８は、図２０に示す電池パックのベースを示す断面図であ
る。
【図２９Ａ】 図２９Ａは、内部にある２つの空間から電池セルに酸素を供
給する電池パックを示す断面図である。
【図２９Ｂ】 図２９Ｂは、内部にある１つの空間から電池セルに酸素を供
給する電池パックを示す断面図である。
【図３０】 図３０は、図２８の電池パックベースと組み合わせて用いる電
池パックケースを示す断面図である。
【図３１】 図３１は、電池パックケースと電池パックベースを示す斜視図
である。
【図３２】 図３２は、電池パック支持構造と電池セルを示す側面図である
。
【図３３】 図３３は、図３２に示す電池パック支持構造と電池セルを示す
上面図である。
【図３４Ａ】 図３４Ａは、電池パック支持構造と電池セルを示す側面図で
ある。
【図３４Ｂ】 図３４Ｂは、図３４Ａに示す支持構造の断面を示す分解組立
図である。
【図３４Ｃ】 図３４Ｃは、多孔質のテフロンシートで包んだセルの支持ト
レイを示す分解組立図である。
【図３４Ｄ】 図３４Ｄは、図３４Ｃと同様であるが、テフロンシートの装
着がより容易な態様を示す平面図である。
【図３４Ｅ】 図３４Ｅは、図３４Ｄに示す態様についてテフロンシートを
支持トレイに装着した状態を示す平面図である。
【図３４Ｆ】 図３４Ｆは、図３４Ｅに示す態様を示す側面図である。
【図３４Ｇ】 図３４Ｇは、図３４Ｅから図３４Ｆの態様を示す端面図であ
る。
【図３５】 図３５は、支持構造、電池セル、及び電池パックべースの分解
組立図である。
【図３６】 図３６は、支持構造、電池セル、及び電池パックの分解組立図
である。
【図３７】 図３７は、電池セルのために穿孔された開口部を有する硬質発
泡体から成る支持構造を示す斜視図である。
【図３８】 図３８は、穿孔された開口部を有する硬質発泡体から成る支持
構造と、そこに押し込まれた電池セルを有する電池パックを示す断面図である。
【図３９】 図３９は、硬質発泡体から成る支持構造と電池セルを示す斜視
図である。
【図４０】 図４０は、硬質発泡体から成る支持構造と電池セルを有する電
池パックを示す断面図である。
【図４１】 図４１は、電池パックを取り付けた受話器を示す側面図である
。
【図４２】 図４２は、ＤＰＳＴスイッチを示す回路図である。
【図４３】 図４３は、ＤＰＳＴスイッチを示す回路図である。
【図４４】 図４４は、スイッチング機構を有する電池を取り付けたセルラ
ー電話を示す断面図である。
【図４５】 図４５は、図４４に示す態様についてスライドスイッチ機構を
示す部分断面図である。
【図４６】 図４６は、図４４に示す態様についてスライドスイッチ機構を
示す別の部分断面図である。
【図４７】 図４７は、充電式電池と電池パックを取り付けたセルラー電話
を示す断面図である。
【図４８】 図４８は、電流制限回路の概略を示す回路図である。
【図４９】 図４９は、パッケージの外形を示す背面図、正面図及び側面図
である。
【図５０】 図５０は、別のパッケージの外形を示す背面図、正面図及び側
面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６０／１１９，５６８ (32)優先日 平成11年２月10日(1999．2．10) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０９／２９３，９２７ (32)優先日 平成11年４月15日(1999．4．15) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ６０／１３５，０６１ (32)優先日 平成11年５月20日(1999．5．20) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ロバート・ビー・ドップ アメリカ合衆国30068ジョージア州マリエ ッタ、フィールズ・ポンド・グレン1925番 (72)発明者 ツビ・ローゼンバーグ イスラエル、メバセレット・ツィヨン、ハ シクマー・ストリート１番 Ｆターム(参考） 5H030 AA06 AS11 BB01 DD02 5H032 AA01 AS03 CC02 CC12 CC25 CC30 HH05 5H040 AA01 AA06 AA07 AA12 AA25 AA28 AA32 AA33 AA34 AA40 AS13 AT10 AY03 AY08 CC12 FF07

Claims (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１個の金属−空気電池セルを含む携帯用機器に接
    続可能な電池ケースであって、前記ケースが、 前記ケースの内部の所定の場所に少なくとも１個の電池セルを保持するように
    形成されたホルダーと、該ホルダーと前記ケースの残部が、少なくとも１個の電
    池セルとともに、前記ケースの内部に空気の導管を配置するように形成されてお
    り、 前記ケースの壁に配設され、前記導管と連通する複数の開口部とを有し、 前記の開口部の第１及び第２のシリーズが、手持ち用機器のコンビネーション
    における通常のケースの保持位置に適用可能に、前記第１のシリーズの少なくと
    も一つの開口部と前記第２のシリーズの少なくとも一つ開口部とが妨害されない
    ように配置され、前記導管と、前記第１のシリーズの少なくとも一つの開口部と
    前記第２のシリーズの少なくとも一つの開口部との間を流通可能とした電池ケー
    ス。
  2. 【請求項２】 前記開口部の第１及び第２のシリーズが、前記導管の両端に
    配置されてなる請求項１記載の電池ケース。
  3. 【請求項３】 前記ケースが、実質的にすべての数の前記開口部が平らな面
    により塞がれないような形状に形成されている請求項１記載の電池ケース。
  4. 【請求項４】 少なくとも１個の金属−空気電池セルを保持する電池ケース
    であって、 少なくとも１個の電池セルを保持する内部保持構造と、 少なくとも１個の電池セルに空気を供給する開口部を備えたハウジングとを有
    し、 前記ケースは、前記ケースの表面に設けられた溝を有し、前記開口部を前記溝
    の中に配置し、前記ケースに置かれる平らな面が前記開口部を覆うのを防止して
    、平らな面がケースに置かれた場合でも空気を前記開口部に導入可能とした電池
    ケース。
  5. 【請求項５】 少なくとも１個の金属−空気電池セルを保持する電池ケース
    であって、 複数の開口部を有するハウジングを有し、 前記ハウジングの材料と、前記ハウジング中の前記開口部の大きさは、水の表
    面張力により前記ハウジング内に水滴が実質的に侵入できない材料又は大きさで
    あり、前記ハウジングの表面が疎水性の物質からなる電池ケース。
  6. 【請求項６】 少なくとも１個の金属−空気電池セルを保持する電池ケース
    であって、 複数の開口部を有するハウジングを有し、 前記ハウジングの材料は、水の表面張力により前記ハウジング内に水滴が実質
    的に侵入できない材料であり、前記ハウジングの表面が疎水性の物質からなる電
    池ケース。
  7. 【請求項７】 少なくとも１個の金属−空気電池セルを保持する電池ケース
    であって、 複数の開口部を有するハウジングを有し、 前記ハウジング中の前記開口部の大きさが、水の表面張力により前記ハウジン
    グ内に水滴が実質的に侵入できない大きさである電池ケース。
  8. 【請求項８】 少なくとも１個の金属−空気電池セルを保持する電池ケース
    であって、 複数の開口部を有するハウジングを有し、 前記ハウジングは流体用の案内溝を形成する凸部を有し、前記開口部は、前記
    溝内の液体から隔離された位置に保持可能に前記凸部上に配設されており、前記
    液体が前記開口部から離れたところに案内される電池ケース。
  9. 【請求項９】 放電サイクル時に膨張する金属−空気電池用の電池ケースで
    あって、 複数の金属−空気電池を保持する保持機構を有するハウジングを有し、 前記保持機構は多数の突起部を有し、電池セルを前記ハウジングに挿嵌して前
    記保持機構に電池セルを係止せしめる一方、 前記突起部は電池セルを挿入可能な凹部を有し、 前記突起部は、電池セルの膨張を前記凹部が許容可能に形成され、前記保持機
    構の実質的な変形を防止した電池ケース。
  10. 【請求項１０】 前記電池セルは層状に配列され、層に平行な前記セルの長
    軸が前記電池セルの間のプレナムを形成する請求項９記載の電池ケース。
  11. 【請求項１１】 放電サイクル時に膨張する金属−空気電池用の電池ケース
    であって、 複数の金属−空気電池を保持する保持機構を有するハウジングを有し、 前記保持機構は多数の突起部を有し、電池セルを前記ハウジングに挿嵌して前
    記保持機構に電池セルを係止せしめる一方、 前記保持機構は、電池セルが脱離しないように電池セルの膨張に対応可能に十
    分に可撓性を有する材料で形成されてなる電池ケース。
  12. 【請求項１２】 金属−空気電池セル用の電池ケースであって、 多数の金属−空気電池を保持する保持機構を有するハウジングを有し、 前記保持機構は、第１及び第２の保持部を有し、各保持部は前記電池セルのそ
    れぞれを収容可能な凹部を有し、 前記第１及び第２の保持部は一体成形ヒンジにより連結され、 前記第１及び第２の保持部は一体成形隔離碍子を有し、該隔離碍子は第１及び
    第２の保持部が前記ハウジングの内部で平行配列された時に、第１の保持部に保
    持された電池セルを第２の保持部に保持された電池セルから所定の距離だけ隔離
    するように配置されてなる電池ケース。
  13. 【請求項１３】 さらに、前記の各電池セルの上に配置された拡散部材を有
    し、 前記凹部は前記の各電池セルを取付けるトレーを構成し、 前記拡散部材は、ガス交換が可能な材料で形成され、前記拡散部材を通過し、
    前記の各電池セルと前記ケースとの間のガス交換を可能とした請求項１２記載の
    電池ケース。
  14. 【請求項１４】 前記凹部は前記の各電池セルを取付けるトレーを構成し、
    前記トレーは取付けられた吸収材により閉鎖され、前記トレーは各電池から漏れ
    た物質を保持可能である請求項１２記載の電池ケース。
  15. 【請求項１５】 前記凹部は前記の各電池セルを取付けるトレーを構成し、
    吸収材は前記トレー内の各電池セルの下に配置され、前記トレーは各電池から漏
    れた物質を保持可能である請求項１２記載の電池ケース
  16. 【請求項１６】 さらに、拡散部材が各電池セルの上に配置され、前記拡散
    部材はガス交換が可能な材料で形成され、前記拡散部材を通過し、前記の各電池
    セルと前記ケースとの間のガス交換を可能とした請求項１５記載の電池ケース。
  17. 【請求項１７】 前記トレーにガス透過性で液体不透過性の膜が取付けられ
    て各電池が囲まれており、電池セルへの液体の侵入、又は電池セルからの液漏れ
    を防止した請求項１２記載の電池ケース。
  18. 【請求項１８】 さらに、前記の各電池セルと前記の膜との間に配置された
    拡散部材を有し、 該拡散部材は、前記拡散部材はガス交換が可能な材料で形成され、前記拡散部
    材を通過し、前記の各電池セルと前記ケースとの間のガス交換を可能とした請求
    項１７記載の電池ケース。
  19. 【請求項１９】 前記の一体成形ヒンジが、前記第１の保持部と前記第２の
    保持部の縦軸の間で少なくとも１８０度の回動が可能である請求項１２記載の電
    池ケース。
  20. 【請求項２０】 所定のピーク電流負荷を有する電子デバイスに電力を供給
    する少なくとも１個の金属−空気電池セルを含む電池ケースであって、 前記ケースは複数の孔と、 前記ケース内の所定の位置に少なくとも１個の電池セルを保持可能に形成され
    たホルダーとを有し、 前記ケースは、電池セルに関しケースの表面に沿って実質的に窪んでおり、前
    記ピーク電流負荷を満たすために前記ケースを平らな面の上に置いたとき、十分
    な数の孔が塞がれていない状態にある電池ケース。
  21. 【請求項２１】 前記ケースが、電池セルに関し前記ケースの縦軸に沿って
    実質的に窪んでいる請求項２０記載の電池ケース。
  22. 【請求項２２】 前記ケースが、電池セルに関し前記ケースの幅方向に沿っ
    て実質的に窪んでいる請求項２０記載の電池ケース。
  23. 【請求項２３】 前記ケースが、電池セルに関し前記ケースの幅方向及び長
    さ方向に沿って実質的に窪んでいる請求項２０記載の電池ケース。
  24. 【請求項２４】 少なくとも１個の金属−空気電池を含む電池ケースであっ
    て、 金属−空気電池を保持する保持機構を含むハウジングを有し、 前記保持機構はその上に前記電池セルを取付ける第１の主面を有する一方、 前記保持機構はその上に前記ケースを取付ける第２の主面を有し、 前記保持機構は前記電池セルの膨張を許容可能な材料で形成されてなる電池ケ
    ース。
  25. 【請求項２５】 前記保持機構は、前記電池セルの幅及び長さと実質的に同
    一の貫通孔を有し、前記電池セルは前記の貫通孔に加圧挿入可能である請求項２
    ４記載の電池ケース。
  26. 【請求項２６】 所定のピーク電流負荷を有する電子デバイスに電力を供給
    する少なくとも１個の金属−空気電池セルを含む電池ケースであって、 前記ケース内の所定の位置に少なくとも１個の電池セルを保持可能に形成され
    たホルダーを有し、 前記ケースは、その外表面に実質的に垂直な多数の突起部を有し、 前記ピーク電流負荷を満たすために前記ケースを平らな面の上に置いたとき、
    十分な数の孔が塞がれていない状態を維持可能に前記突起部が前期ケースの表面
    に配置されてなる電池ケース。
  27. 【請求項２７】 少なくとも１個の金属−空気電池セルを含む電池ケースで
    あって、 複数の孔を有するハウジングと、 前記ハウジング内に取り付け可能な前記の少なくとも１個の電池セルを保持す
    る内部保持構造と、 前記の少なくとも１個の電池セルに占有されたスペースへの液体の侵入、又は
    前記のスペースからの液漏れを防止するために、前記ハウジングを覆う液体不透
    過性のカバーを有する電池ケース。
  28. 【請求項２８】 少なくとも１個の金属−空気電池セルを含む電池ケースで
    あって、 複数の孔を有するハウジングと、 前記ハウジング内に取り付け可能な前記の少なくとも１個の電池セルを保持す
    る内部保持構造と、 前記の少なくとも１個の電池セルに占有されたスペースへの液体の侵入、又は
    前記のスペースからの液漏れを防止するために、前記ハウジングの内表面に取付
    けられた液体不透過性のカバーを有する電池ケース。
  29. 【請求項２９】 少なくとも１個の金属−空気電池セルを含む電池ケースで
    あって、 複数の孔を有するハウジングと、 前記ハウジング内に取り付け可能な前記の少なくとも１個の電池セルを保持す
    る内部保持構造と、 前記の少なくとも１個の電池セルに占有されたスペースへの液体の侵入、又は
    前記のスペースからの液漏れを防止するために、前記内部保持構造を覆う液体不
    透過性のカバーを有する電池ケース。
  30. 【請求項３０】 少なくとも２個の金属−空気電池を含む電池ケースであっ
    て、 前記電池ケース内に保持された少なくとも２層の前記電池セルと、 前記の少なくとも１個の電池セルに占有されたスペースへの液体の侵入、又は
    前記のスペースからの液漏れを防止するために、前記の少なくとも２層の電池セ
    ルのそれぞれを覆う液体不透過性のカバーを有する電池ケース。
  31. 【請求項３１】 所定のピーク電流負荷を有する電子デバイスに電力を供給
    する少なくとも１個の金属−空気電池セルを含む電池ケースであって、 前記ケースは複数の孔と、 前記ケース内の所定の位置に少なくとも１個の電池セルを保持可能に形成され
    たホルダーとを有し、 前記ケースは、前記ピーク電流負荷を満たすために前記ケースを平らな面の上
    に置いたとき、十分な数の孔が塞がれていない状態に維持可能に、電池セルに関
    しケースの表面に沿って実質的に窪んでいる電池ケース。
  32. 【請求項３２】 前記ケースが、電池セルに関し前記ケースの縦軸に沿って
    実質的に窪んでいる請求項３１記載の電池ケース。
  33. 【請求項３３】 前記ケースが、電池セルに関し前記ケースの幅方向に沿っ
    て実質的に窪んでいる請求項３１記載の電池ケース。
  34. 【請求項３４】 前記ケースが、電池セルに関し前記ケースの幅方向及び長
    さ方向に沿って実質的に窪んでいる請求項３１記載の電池ケース。
  35. 【請求項３５】 所定のピーク電流負荷を有する電子デバイスに電力を供給
    する少なくとも１個の金属−空気電池セルを含む電池ケースであって、 前記ケース内の所定の位置に少なくとも１個の電池セルを保持可能に形成され
    たホルダーを有し、 前記ケースは、その外表面に実質的に垂直な多数の突起部を有し、 前記ピーク電流負荷を満たすために前記ケースを平らな面の上に置いたとき、
    十分な数の孔が塞がれていない状態を維持可能に前記突起部が前期ケースの表面
    に配置されてなる電池ケース。
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